JPH0610965B2 - 線状電子線発生装置 - Google Patents
線状電子線発生装置Info
- Publication number
- JPH0610965B2 JPH0610965B2 JP5754386A JP5754386A JPH0610965B2 JP H0610965 B2 JPH0610965 B2 JP H0610965B2 JP 5754386 A JP5754386 A JP 5754386A JP 5754386 A JP5754386 A JP 5754386A JP H0610965 B2 JPH0610965 B2 JP H0610965B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- cathodes
- cathode
- sample
- linear electron
- Prior art date
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大面積の電子ビームを用いて金属、半導体な
どの材料を加熱処理する線状電子線発生装置に関するも
のである。
どの材料を加熱処理する線状電子線発生装置に関するも
のである。
従来、線状電子ビームを線状カソードから取出す技術
が、例えば、雑試「ジヤーナル・オブ・アプライド・フ
イジックス（Journal of Applied Physics）」，Vol.58
1985.PP2584-2592のジエー・エ・ナップ（J.A.Knapp）
の論文に記載されている。すなわち、この線状の電子ビ
ームを線状のカソードから取り出す場合、線状電子ビー
ムの短辺方向の分布は、ほぼガウス分布に近い形状をし
ている。
が、例えば、雑試「ジヤーナル・オブ・アプライド・フ
イジックス（Journal of Applied Physics）」，Vol.58
1985.PP2584-2592のジエー・エ・ナップ（J.A.Knapp）
の論文に記載されている。すなわち、この線状の電子ビ
ームを線状のカソードから取り出す場合、線状電子ビー
ムの短辺方向の分布は、ほぼガウス分布に近い形状をし
ている。
しかしながら、この様な従来の技術では、線状電子ビー
ムをその短辺方向に走査するか、あるいは試料を線状電
子ビームの短辺方向に移動させて試料を加熱処理する場
合、線状電子ビームが照射された領域の温度の上昇特
性、あるいは冷却特性は、線状電子ビームの照射時間及
び試料構造によって決定されるため、制御が困難である
という欠点があった。
ムをその短辺方向に走査するか、あるいは試料を線状電
子ビームの短辺方向に移動させて試料を加熱処理する場
合、線状電子ビームが照射された領域の温度の上昇特
性、あるいは冷却特性は、線状電子ビームの照射時間及
び試料構造によって決定されるため、制御が困難である
という欠点があった。
本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、試料
の加熱あるいは冷却特性を制御する手段として、線状電
子ビームの短辺方向の分布を容易に制御できるようにし
た電子銃を備えた線状電子線発生装置を提供することに
ある。
の加熱あるいは冷却特性を制御する手段として、線状電
子ビームの短辺方向の分布を容易に制御できるようにし
た電子銃を備えた線状電子線発生装置を提供することに
ある。
本発明の線状電子線発生装置の構成は、電子放出面形状
が矩形であるカソードをその矩形の短辺方向に２本並列
に配置しこれらカソードの電子放出面の面方位が異なる
ものを用いたカソード組立と、前記２本のカソードには
それぞれ独立にバイアスが印加できこれらカソード全体
囲む様な矩形状の孔をもつ一体のウェネルト電極とを有
する電子銃を備えることを特徴とする。
が矩形であるカソードをその矩形の短辺方向に２本並列
に配置しこれらカソードの電子放出面の面方位が異なる
ものを用いたカソード組立と、前記２本のカソードには
それぞれ独立にバイアスが印加できこれらカソード全体
囲む様な矩形状の孔をもつ一体のウェネルト電極とを有
する電子銃を備えることを特徴とする。
本発明の構成のように、カソードをその短辺方向に２本
並列に配置することにより、その短辺方向に２本のビー
ムが形成できることが実験的に確認できた。しかし、こ
の場合、２本のビームの強度は同一であり、加熱あるい
は冷却特性を制御しようとした場合には、２本のビーム
の強度を変化させたいことになる。そのビーム強度の制
御手段としては、２つの手段がある。
並列に配置することにより、その短辺方向に２本のビー
ムが形成できることが実験的に確認できた。しかし、こ
の場合、２本のビームの強度は同一であり、加熱あるい
は冷却特性を制御しようとした場合には、２本のビーム
の強度を変化させたいことになる。そのビーム強度の制
御手段としては、２つの手段がある。
第１の手段としては、カソードに用いる単結晶材料の面
方位を変え、その電子放出割合を変化されることであ
る。また、第２の手段としては、カソードのバイアスを
それぞれ独立に制御し、カソード温度を変え、電子放出
の割合を変えることである。すなわち、第１の手段で
は、ビーム強度を大幅に変えられるが、微調はできず、
一方、第２の手段では、微調はできるがビーム幅を大幅
に変化させることができない。しかし、これら２つの手
段を組合せて用いることにより、任意に２つのビーム強
度を制御することができる。
方位を変え、その電子放出割合を変化されることであ
る。また、第２の手段としては、カソードのバイアスを
それぞれ独立に制御し、カソード温度を変え、電子放出
の割合を変えることである。すなわち、第１の手段で
は、ビーム強度を大幅に変えられるが、微調はできず、
一方、第２の手段では、微調はできるがビーム幅を大幅
に変化させることができない。しかし、これら２つの手
段を組合せて用いることにより、任意に２つのビーム強
度を制御することができる。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例に用いた電子
銃の主要部の断面図及びその平面図を示す。図中、カソ
ード１及び２はそれぞれシート状に加工したＣａＢ６単
結晶からなり、幅０．７ｍｍ、長さ５ｍｍの短形状の電
子放出面を形成し、この電子放出面の面方位は、（１０
０）と（１１０）のものを用いた。これらカソード１，
２はそれぞれ０．５ｍｍ厚のカーボン板３で挟み込ま
れ、金属押え板４により、絶縁ガイシ５に固定された。
また、カソード面は、ウェネルト面よりいづれも７／１
００ｍｍ引っんだ位置とした。またカソード１，２は、
それぞれ独立したバイアス電源６，７によりそれぞれ電
圧が印加できるようにした。このようなカソードの構成
で、バイアス電圧をそれぞれ独立に調整することによ
り、２つのビームの強度は、相対的に２５％変化させる
ことができた。
銃の主要部の断面図及びその平面図を示す。図中、カソ
ード１及び２はそれぞれシート状に加工したＣａＢ６単
結晶からなり、幅０．７ｍｍ、長さ５ｍｍの短形状の電
子放出面を形成し、この電子放出面の面方位は、（１０
０）と（１１０）のものを用いた。これらカソード１，
２はそれぞれ０．５ｍｍ厚のカーボン板３で挟み込ま
れ、金属押え板４により、絶縁ガイシ５に固定された。
また、カソード面は、ウェネルト面よりいづれも７／１
００ｍｍ引っんだ位置とした。またカソード１，２は、
それぞれ独立したバイアス電源６，７によりそれぞれ電
圧が印加できるようにした。このようなカソードの構成
で、バイアス電圧をそれぞれ独立に調整することによ
り、２つのビームの強度は、相対的に２５％変化させる
ことができた。
第２図は第１図の電子銃を用いた線状電子ビームアニー
ル装置の構成図である。この装置のカソード組立１１は
第１図に示した２つのカソード１，２から成り、ウェネ
ルト１２の電位により、ビーム電流を制御している。こ
のカソード組立１１から放出された電子ビームは、カソ
ード１４により加速され、レンズコイル１４により、試
料１７上に集束される。また、電子ビームは、偏向コイ
ル１５により、試料１７の面内に走査することができ
る。さらに、試料１７は試料加熱装置により加熱するこ
ともできる。
ル装置の構成図である。この装置のカソード組立１１は
第１図に示した２つのカソード１，２から成り、ウェネ
ルト１２の電位により、ビーム電流を制御している。こ
のカソード組立１１から放出された電子ビームは、カソ
ード１４により加速され、レンズコイル１４により、試
料１７上に集束される。また、電子ビームは、偏向コイ
ル１５により、試料１７の面内に走査することができ
る。さらに、試料１７は試料加熱装置により加熱するこ
ともできる。
今回実験に用いた試料としては、ＳＯＩ構造のものを用
い、電子ビームアニールの条件としては加速電圧１５ｋ
Ｖ、ビーム電流１１８ｍＡ、走査速度８６cm／ｓｅｃ、
基板温度３００℃とした。この様な条件でＳＯＩ膜を溶
融し再結晶化した結果、基板温度が３００℃と低くて
も、ＳＯＩ膜の形成には特に問題がなかった。
い、電子ビームアニールの条件としては加速電圧１５ｋ
Ｖ、ビーム電流１１８ｍＡ、走査速度８６cm／ｓｅｃ、
基板温度３００℃とした。この様な条件でＳＯＩ膜を溶
融し再結晶化した結果、基板温度が３００℃と低くて
も、ＳＯＩ膜の形成には特に問題がなかった。
この理由としては、線状電子ビームがその短辺方向に２
つ形成できるが、まずビーム強度の低いビームがまず試
料に照射されることにより、試料が加熱される。この
時、ビーム強度はそれ程強くないので、ＳＯＩ膜は溶融
されず、試料温度が上昇するだけの効果である。次に、
ビーム強度の強いビームを引き続き照射される。このた
め試料はまずビーム強度の低いビームにより実効的に高
温に加熱され、第２のビーム強度の強いビームにより溶
融される。従って、溶融時の温度上昇の割合が通常の１
つのビームに比べて緩和されているため、基板加熱の温
度が３００℃と低くても、良好にＳＯＩ膜の溶融ができ
たと考えられる。
つ形成できるが、まずビーム強度の低いビームがまず試
料に照射されることにより、試料が加熱される。この
時、ビーム強度はそれ程強くないので、ＳＯＩ膜は溶融
されず、試料温度が上昇するだけの効果である。次に、
ビーム強度の強いビームを引き続き照射される。このた
め試料はまずビーム強度の低いビームにより実効的に高
温に加熱され、第２のビーム強度の強いビームにより溶
融される。従って、溶融時の温度上昇の割合が通常の１
つのビームに比べて緩和されているため、基板加熱の温
度が３００℃と低くても、良好にＳＯＩ膜の溶融ができ
たと考えられる。
さらに、カソードを２つ使用しても、電子光学系の口径
を大きくして、収差の影響を極力小さくした構成とする
ことができるので、電子光学系に関しては、それ以外、
特別のことは必要なかつた。
を大きくして、収差の影響を極力小さくした構成とする
ことができるので、電子光学系に関しては、それ以外、
特別のことは必要なかつた。
また、カソード１，２のＣａＢ６の面方向を（１００）
や（１１０）以外の（１１１），（２１０）や（３１
０）と組み合わせることにより、ビーム強度を相対的に
約３倍までは変化させることが可能であることが確認で
きた。
や（１１０）以外の（１１１），（２１０）や（３１
０）と組み合わせることにより、ビーム強度を相対的に
約３倍までは変化させることが可能であることが確認で
きた。
以上説明したように、本発明の構成によれば、線状電子
ビームの短辺方向の２つのビームの強度を変え、まずビ
ーム強度の小さいビーム、次にビーム強度の大きいビー
ムが試料に照射される様にその短辺方向に走査した場
合、１つのビームを用いて加熱する場合に比べて、試料
の温度の上がり方がゆるやかになり、従つて、基板温度
を十分低温にしたままその基板温度を実効的に高くした
場合と同等の効果が得られる。さらに基板温度は実効的
に高くなるがその加熱されている時間は、ビームが照射
されている通常数１０ｍｓｅｃ以下の時間だけであり、
不純物等の拡散などにも特に問題はない。さらにこの様
にビームの走査方向を変えることにより、試料加熱にお
ける温度上昇あるいは冷却時における温度分布を２つの
ビーム強度を変えて制御でき、加熱状態の制御が極めて
容易になる。
ビームの短辺方向の２つのビームの強度を変え、まずビ
ーム強度の小さいビーム、次にビーム強度の大きいビー
ムが試料に照射される様にその短辺方向に走査した場
合、１つのビームを用いて加熱する場合に比べて、試料
の温度の上がり方がゆるやかになり、従つて、基板温度
を十分低温にしたままその基板温度を実効的に高くした
場合と同等の効果が得られる。さらに基板温度は実効的
に高くなるがその加熱されている時間は、ビームが照射
されている通常数１０ｍｓｅｃ以下の時間だけであり、
不純物等の拡散などにも特に問題はない。さらにこの様
にビームの走査方向を変えることにより、試料加熱にお
ける温度上昇あるいは冷却時における温度分布を２つの
ビーム強度を変えて制御でき、加熱状態の制御が極めて
容易になる。
また、本装置においては、２つのビームの強度を変化さ
せる手段として、カソードの面方位及びバイアス電源の
電圧変化という２つの手段を用いているために、その制
御できる範囲が広く、かつ一度カソードを装置内部に固
定した後でも、カソードのバイアス電圧を変えるといっ
た電気的な制御も行なえるため、その操作は容易である
という効果もある。
せる手段として、カソードの面方位及びバイアス電源の
電圧変化という２つの手段を用いているために、その制
御できる範囲が広く、かつ一度カソードを装置内部に固
定した後でも、カソードのバイアス電圧を変えるといっ
た電気的な制御も行なえるため、その操作は容易である
という効果もある。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例に用いた電子
銃の主要部の断面図及び平面図、第２図は本実施例の線
状電子ビームアニール装置の構成図である。 １，２……カソード、３……カーボン、４……金属押え
板、５……ガイシホルダー、６，７……バイアス電源、
８……ウェネルト、９……ビーム通過孔、１１……カソ
ード、１２……ウェネルト、１３……線状電子ビーム、
１４……カソード、１５……レンズコイル、１６……偏
向コイル、１７……試料。
銃の主要部の断面図及び平面図、第２図は本実施例の線
状電子ビームアニール装置の構成図である。 １，２……カソード、３……カーボン、４……金属押え
板、５……ガイシホルダー、６，７……バイアス電源、
８……ウェネルト、９……ビーム通過孔、１１……カソ
ード、１２……ウェネルト、１３……線状電子ビーム、
１４……カソード、１５……レンズコイル、１６……偏
向コイル、１７……試料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河瀬 豊 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中村 強 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 小林 秀樹 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】電子放出面形状が矩形であるカソードをそ
の矩形の短辺方向に２本並列に配置しこれらカソードの
電子放出面の面方位が異なるものを用いたカソード組立
と、前記２本のカソードにはそれぞれ独立にバイアスが
印加できこれらカソード全体囲む様な矩形状の孔をもつ
一体のウェネルト電極とを有する電子銃を備えることを
特徴とする線状電子線発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5754386A JPH0610965B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 線状電子線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5754386A JPH0610965B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 線状電子線発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62213051A JPS62213051A (ja) | 1987-09-18 |
| JPH0610965B2 true JPH0610965B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=13058678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5754386A Expired - Lifetime JPH0610965B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 線状電子線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610965B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11458561B2 (en) | 2017-01-12 | 2022-10-04 | Advantest Corporation | Electron beam column for three-dimensional printing device, three-dimensional printing device, and three-dimensional printing method |
| CN111769029B (zh) * | 2020-07-31 | 2023-08-08 | 江苏亚威艾欧斯激光科技有限公司 | 一种电子束退火设备及多晶硅薄膜的制造方法 |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP5754386A patent/JPH0610965B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62213051A (ja) | 1987-09-18 |
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