(57)【要約】【課題】出射部の両端付近の窓から出射する電子ビームと、出射部の中央付近の窓から出射する電子ビームとを略等しく、かつ正常に出力できるようにする。【解決手段】真空容器１と、電子発生部４１，４２と、電界発生部３と、真空容器１の端面に形成された電子ビームを透過する窓２１，２２を有する出射部２とを備えた電子ビーム管において、電子発生部４１，４２を複数備え、電界発生部３は、真空容器１内に、一端が出射部２に接続され、他端が電子発生部４１，４２の外周上方にまで伸びるように形成された第１の電子ビーム制御部３１と、第１の電子ビーム制御部３１内に、一端が出射部２の複数の電子発生部４１，４２のそれぞれに対応する窓２１，２２の間に接続され、他端が複数の電子発生部４１，４２のそれぞれの間の上部にまで伸びるように形成された板状の第２の電子ビーム制御部３３とを備えることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、該真空容器内に設けられた電子を放出する電子発生部と、前記真空容器内に設けられた放出された電子を加速するための電界を形成する電界発生部と、前記真空容器の端面に形成された電子ビームを透過する窓を有する出射部とを備え、前記電子発生部から放出された電子を前記電界発生部によって加速し前記窓から電子ビームを出射する電子ビーム管において、
前記電子発生部を複数備え、前記電界発生部は、前記真空容器内に、一端が前記出射部に接続され、他端が前記電子発生部の外周上方にまで伸びるように形成された第１の電子ビーム制御部と、該第１の電子ビーム制御部内に、一端が前記出射部の前記複数の電子発生部のそれぞれに対応する窓の間に接続され、他端が前記複数の電子発生部のそれぞれの間の上部にまで伸びるように形成された板状の第２の電子ビーム制御部とを備えることを特徴とする電子ビーム管。
【請求項２】
前記第２の電子ビーム制御部の他端は、前記電子発生部の端部を越えないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に塗布されたレジストの硬化、層間絶縁膜の硬化、各種印刷物に塗布されたインクの乾燥等に使用される真空管型の電子ビーム管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ等に塗布されたレジストの硬化、基板等に塗布された塗料、インキ、接着剤、保護用樹脂の乾燥や硬化のために、電子ビームによる照射が利用されている。電子ビームの放射源としては、例えば、特表平１０−５１２０９２号公報に記載されているような真空管型の電子ビーム管が利用されている。
【０００３】
通常、電子ビーム管は、真空容器内に設けられた電子ビーム発生器から放出された電子を電子ビーム管の出射部に設けた窓から出射するものである。
特開平１１−３３９７０１号公報には、電子ビーム管の全体構成と電子ビーム発生器の詳細な構成について記載されており、また、特願２００２−２１３９１号には、電子ビーム管を含めた詳細な回路構成について記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３９７０１号公報
【０００５】
【特許文献１】
特願２００２−２１３９１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、半導体ウエハの層間絶縁膜の硬化処理等を行う際に、半導体ウエハが８インチから１２インチへと大型化している。そのため、上記に説明したような従来の電子ビーム管を用いたのでは、電子ビームの出力が弱いため、硬化処理に長時間を要する。
【０００７】
このような問題を解決するために、電子ビーム管の電子ビームの出力を上げることが考えられる。そのために、フィラメント加熱を増大して熱電子の放出を増大することも考えられるが、フィラメント加熱には限度があるため、電子ビームの出力を大幅に増やすことができない。また、単に電子ビーム管から電子ビームの出力を上げると、出射部の窓が耐えられず、破損する問題もあった。
【０００８】
また、電子ビーム管の本数を増やして、半導体ウエハに照射する電子ビームの出力を大きくすることも考えられるが、処理装置の大きさに制限があるため、取り付けピッチによっては処理装置に複数の電子ビーム管を取り付けることができなかった。また、電子ビーム管の本数を増やすとコストアップという問題も発生していた。
【０００９】
そこで、１つの電子ビーム管の電界発生部の中に、複数の電子発生部を設け、電子ビーム管から出射する電子ビームの出力を上げることが提案されている。
図２はそのような電子ビーム管の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、電子ビーム管の真空容器内からフィラメント方向を見た平面図、図２（ｂ）は、電子ビーム管の出射部から見た平面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘから見た正面断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）のＹ−Ｙから見た正面断面図である。
【００１０】
これらの図に示すように、真空容器１の一方の開口部には複数個ずつ配列された窓２１，２２を有する出射部２が設けられている。また真空容器１の内部には、２組のフィラメント４１１，４２１とグリッド４１２，４２２とからなる電子発生部４１，４２が設けられている。各フィラメント４１１，４２１は図示していないフィラメント電源から供給される電流により加熱され、熱電子を放出し、各グリッド４１２，４２２にはグリッド電源によりグリッド電圧が印加されている。
【００１１】
また、電子発生部４１，４２の周囲には、電子発生部４１，４２を取り囲むようにグリッド４１２，４２２と同電位のカソードカップ３２が設けられている。
【００１２】
また、また真空容器１内には、その内側面に沿って、出射部２に一端が接続され他端がカソードカップ３２の外周上方にまで伸びるように形成された第１の電子ビーム制御部（アノードカップ）３１が設けられている。
【００１３】
また、電子発生部４１，４２およびカソードカップ３２と、出射部２および第１の電子ビーム制御部３１との間には、直流高電圧電源から、例えば、２０ｋＶの高圧の加速電圧が印加されている。ここで、第１の電子ビーム制御部（アノードカップ）３１とカソードカップ３２は電界発生部３を形成している。
【００１４】
各フィラメント４１１，４２１から放出された電子は、各グリッド４１２，４２２によって生じる電界によってビーム形状が整えられるとともに、出射部２および電界発生部３によって形成される高電圧の電界によって、出射部２の各フィラメント４１１，４２１から放出された電子に対応するそれぞれの窓２１，２２から電子ビーム管外に出射される。
【００１５】
ところで、このような電子ビーム管では、図２（ｃ）に示すように、図２（ａ）のＸ−Ｘの断面における空間では、電子発生部４１，４２およびカソードカップ３２と、出射部２および第１の電子ビーム制御部３１間に形成される電界バランスはほぼ良好に形成されているため、図２（ｂ）に示すように、電子発生部４１，４２の各フィラメント４１１，４２１からそれぞれ出射された電子は窓２１，２２から少し外側にずれる程度に出射される。しかし、図２（ｄ）に示すように、図２（ａ）のＹ−Ｙの断面における空間では、電子発生部４１，４２およびカソードカップ３２と、出射部２および第１の電子ビーム制御部３１間に形成される電界バランスが良好に形成されていない。そのため、図２（ｂ）に示すように、電子発生部４１，４２の各フィラメント４１１，４２１からそれぞれ出射された電子は窓２１，２２から大幅に外側にずれるように放出されてしまう。
【００１６】
これは、図２（ａ）に示すように、Ｘ−Ｘの断面における空間では、フィラメント４１１（４２１）から出射した電子に対して、出射方向に影響を与える第１の電子ビーム制御部３１までの距離、即ち、電子ビーム管の断面で見たフィラメント４１１（４２１）から第１の電子ビーム制御部３１の両側までのそれぞれの距離の比が、Ａ’：Ｂ’＝１１：２５（１１／（１１＋２５）＝３１％）であるのに対して、Ｙ−Ｙの断面における空間では、Ｃ’：Ｄ’＝６：２３（６／（６＋２３）＝２１％）となっている。そのため、Ｙ−Ｙの断面における空間では、相対的に電子ビームが近接する第１の電子ビーム制御部３１側に吸い寄せられ易く、Ｙ−Ｙの断面における電子ビームは、Ｘ−Ｘの断面における電子ビームよりも、近接する第１の電子ビーム制御部３１側に曲がり、窓２１（２２）から正常に出射する確率が減少してしまう。
【００１７】
このように、１つの電子ビーム管の電界発生部３の中に、単に、２組の電子発生部４１，４２を設けただけでは、出射部２の両端付近に位置する窓２１，２２から出射する電子ビームは、出射部２の中央付近に位置する窓２１，２２から出射する電子ビームより減少してしまう問題を生ずる。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、１つの電子ビーム管の電界発生部の中に、２組の電子発生部を設けても、出射部の両端付近に位置する窓から出射する電子ビームも、出射部の中央付近に位置する窓から出射する電子ビームも、ほぼ等しく正常に出力できるようにした電子ビーム管を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、真空容器と、該真空容器内に設けられた電子を放出する電子発生部と、前記真空容器内に設けられた放出された電子を加速するための電界を形成する電界発生部と、前記真空容器の端面に形成された電子ビームを透過する窓を有する出射部とを備え、前記電子発生部から放出された電子を前記電界発生部によって加速し前記窓から電子ビームを出射する電子ビーム管において、前記電子発生部を複数備え、前記電界発生部は、前記真空容器内に、一端が前記出射部に接続され、他端が前記電子発生部の外周上方にまで伸びるように形成された第１の電子ビーム制御部と、該第１の電子ビーム制御部内に、一端が前記出射部の前記複数の電子発生部のそれぞれに対応する窓の間に接続され、他端が前記複数の電子発生部のそれぞれの間の上部にまで伸びるように形成された板状の第２の電子ビーム制御部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第２の手段は、第１の手段において、前記第２の電子ビーム制御部の他端は、前記電子発生部の端部を越えないように形成されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係る電子ビーム管の構成を示す図である。図１（ａ）は、電子ビーム管の真空容器内からフィラメント方向を見た平面図、図１（ｂ）は、電子ビーム管の出射部から見た平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘから見た正面断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のＹ−Ｙから見た正面断面図である。
【００２１】
これらの図に示すように、真空容器１の一方の開口部には窓２１，２２を有する出射部２が設けられている。また真空容器１の内部には、２組のフィラメント４１１，４２１とグリッド４１２，４２２とからなる電子発生部４１，４２が設けられている。各フィラメント４１１，４２１は図示していないフィラメント電源から供給される電流により加熱され、熱電子を放出し、各グリッド４２１，４２２にはグリッド電源によりグリッド電圧が印加されている。
【００２２】
また、電子発生部４１，４２の周囲には、電子発生部４１，４２を取り囲むようにグリッド４１２，４２２と同電位のカソードカップ３２が設けられている。
【００２３】
また、真空容器１内には、その内側面に沿って、出射部２に一端が接続され他端がカソードカップ３２の外周上方にまで伸びるように形成された第１の電子ビーム制御部（アノードカップ）３１が設けられている。
【００２４】
さらに、第１の電子ビーム制御部３１内には、一端が出射部２の電子発生部４１，４２の２つのフィラメント４１１，４２１のそれぞれに対応する窓２１，２２の間に接続され、他端が複数の電子発生部４１，４２のそれぞれの間の上部にまで伸びるように形成された板状の第２の電子ビーム制御部３３が設けられている。
【００２５】
電子発生部４１，４２およびカソードカップ３２と、出射部２、第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３との間には、直流高電圧電源から、例えば、２０ｋＶの高圧の加速電圧が印加されている。ここで、第１の電子ビーム制御部３１、カソードカップ３２、および第２の電子ビーム制御部３３は電界発生部３を形成している。
【００２６】
各フィラメント４１１，４２１から放出された電子は、各グリッド４１２，４２２によって生じる電界によってビーム形状が整えられるとともに、出射部２および電界発生部３によって形成される高電圧の電界によって、出射部２の各フィラメント４１１，４２１から放出された電子に対応するそれぞれの窓２１，２２から電子ビーム管外に出射される。
【００２７】
ここで、この電子ビーム管では、図１（ｃ）に示すように、図１（ａ）のＸ−Ｘの断面における空間では、電子発生部４１，４２およびカソードカップ３２と、出射部２、第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３との間に形成される電界バランスは良好に形成される。そのため、図１（ｂ）に示すように、電子発生部４１，４２の各フィラメント４１１，４２１から出射された電子は窓２１，２２から正常に出射される。また、図１（ｄ）に示すように、図１（ａ）のＹ−Ｙの断面における空間においても、電子発生部４１，４２およびカソードカップ３２と、出射部２、第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３間に形成される電界バランスが良好に形成されるため、図１（ｂ）に示すように、電子発生部４１，４２の各フィラメント４１１，４２１から出射された電子は窓２１，２２から正常に出射される。
【００２８】
これは、図１（ａ）に示すように、Ｘ−Ｘの断面における空間では、フィラメント４１１（４２１）から出射した電子に対して、出射方向に影響を与える第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３までの距離、即ち、電子ビーム管の断面で見たフィラメント４１１（４２１）から第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３までのそれぞれの距離の比が、Ａ：Ｂ＝１０：８（１／（１０＋８）＝５６％）となる。即ち、フィラメント４１１（４２１）から第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３までのそれぞれの距離がほぼ等しくなる。そのため、電界バランスが良好に形成され、図２の電子ビーム管の場合に比べて、より一層、窓２１，２２から正常に出射する確率が増大する。
【００２９】
また、Ｙ−Ｙの断面における空間では、電子ビーム管の断面で見たフィラメント４１１（４２１）から第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３までのそれぞれの距離の比が、Ｃ：Ｄ＝７：８（７／（７＋８）＝４７％）となる。即ち、この場合も、フィラメント４１１（４２１）から第１の電子ビーム制御部３１および第２の電子ビーム制御部３３までのそれぞれの距離がほぼ等しくなる。そのため、電界バランスがほぼ良好に形成され、図２の電子ビーム管に比べて、大幅に、窓２１，２２から正常に出射する確率が増大する。
【００３０】
このように、本実施形態の発明によれば、１つの電子ビーム管の電界発生部３の中に、２組の電子発生部４１，４２を設けるとともに、フィラメント４１１，４２１から出射した電子に対して、出射方向に影響を与える第１の電子ビーム制御部３１の他に、第２の電子ビーム制御部３３を設けることにより、図２に示した電子ビーム管と比べると、出射部２の両端付近に位置する窓２１，２２から正常に電子ビームを出射できるとともに、出射部２の中央付近に位置する窓２１，２２から出射する電子ビームも正常に出射させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、１つの電子ビーム管の電界発生部の中に、複数の電子発生部を設けるとともに、電子発生部から出射した電子に対して、出射方向に影響を与える第１の電子ビーム制御部の他に、第２の電子ビーム制御部を設けるようにしたので、出射部の両端付近に位置する窓から正常に電子ビームを出射できるとともに、出射部の中央付近に位置する窓から出射する電子ビームも正常に出射させることができる。この結果、１つの電子ビーム管自体から出射される電子線出力の効率を向上させ、電子ビームを大きくすることができるので、半導体ウエハが大きくなっても、例えば、層間絶縁膜を短時間で硬化させることができるようになる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、第２の電子ビーム制御部の他端は、電子発生部の端部を越えないように形成したので、第２の電子ビーム制御部と電子発生部との間が所定の距離が保たれるので両者間での短絡を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ビーム管の構成を示す図である。
【図２】本発明の前提となる電子ビーム管の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  出射部
２１，２２  窓
３  電界発生部
３１  第１の電子ビーム制御部（アノードカップ）
３２  カソードカップ
３３  第２の電子ビーム制御部
４１，４２  電子発生部
４１１，４２１  フィラメント
４１２，４２２  グリッド
【図１】
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【図２】
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