(57)【要約】【課題】本発明は、小さなエネルギを有する電子ビームを放出する電子線照射装置を提供する。また、電子ビームの照射エリアが大きな電子線照射装置を提供する。【解決手段】所定のエネルギを有する電子ビームを放出する電子銃（２）と、放出された電子ビームを偏向させる偏向コイル（３，４）と、電子銃（２）と偏向コイル（３，４）とを含み、半導体膜又は金属膜のいずれか一方を電子ビームの照射窓部（５）に配した走査管（６）と、電子ビームのエネルギと偏向方向の少なくともいずれか一方を制御する制御部（７）と、電子銃（２）と偏向コイル（３，４）とに電力を供給する電源装置（８）と、を有する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエネルギを有する電子ビームを放出する電子銃と、
前記放出された電子ビームを偏向する偏向コイルと、
前記電子銃と前記偏向コイルとを含み、半導体膜又は金属膜のいずれか一方を照射窓部に配した走査管と、
前記電子ビームのエネルギと前記電子ビームの偏向方向の少なくともいずれか一方を制御する制御手段と、
前記電子銃と前記偏向コイルとに電力を供給する電源装置と、
を有することを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子線照射装置において、
前記制御手段は、放出される電子ビームのエネルギが１〜５０ｋｅＶの範囲内となるよう前記電子銃を制御する、
ことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子線照射装置において、前記制御手段は、放出される電子ビームが水平方向又は垂直方向の任意の方向に偏向するよう前記偏向コイルを制御する、
ことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子線照射装置において、
前記制御手段は、前記照射窓部から放出される電子ビームが一様な電子密度分布を有するよう前記偏向コイルを制御する、
ことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子線照射装置において、
前記制御手段は、前記電子ビームの前記電子密度分布が±１０％以下の範囲内となるよう前記電子銃と前記偏向コイルを制御する、
を有することを特徴とする電子線照射装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子線照射装置において、
前記照射窓部には所定のパターンが形成されている、
ことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子線照射装置において、
前記照射窓部に形成されているパターンは略格子状である、
ことを特徴とする電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単一波長の真空紫外光（以下「エキシマ光」という。）は空気や水に反応して、有機化合物を効率的に分解する励起酸素原子やＯＨラジカル等を生成することができるので、有機化合物からなる汚染物質の分解に利用されている。また、エキシマ光は光子エネルギが強いので、被照射体を直接反応する表面改質処理等に利用されている。例えば、半導体産業分野においては、シリコンウエハやガラス基板に付着した有機化合物を分解するドライ洗浄に応用されたり、半導体材料の表面活性化処理やソフトアッシングに応用されている。また、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の蛍光体発光、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）製造プロセス、材料関連の分野における樹脂や金属材料の表面活性化処理または表面改質処理等の多方面で応用されている。さらに、エキシマ光は、環境技術の分野において、オゾンの生成、水中・大気の汚染浄化、超純水製造工程に利用されている。特に、環境汚染が問題となっているトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ダイオキシン、ＰＣＢ等の塩素系有機化合物の分解にも応用されている。
【０００３】
一方、電子ビームはエキシマ光の数万倍のエネルギを有し物質を通過するときに電離や励起といった作用を引き起こすこと、電子ビームの波長はエキシマ光よりも短いのでより微細な照射が可能であることは従来から知られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エキシマ光照射の置き換えとして従来の電子線照射装置をそのまま用いるには放出される電子ビームのエネルギが強すぎて、被照射体を破損する恐れがあった。例えば、シリコンウエハやガラス基板をドライ洗浄する場合のエキシマ光の代替として従来の電子線照射装置を用いると、有機化合物からなる汚染物質を電子ビームは通過して素材そのものにダメージを与えることがあった。また、従来の電子線照射装置を表面改質に応用した場合、放出される電子ビームのエネルギが大きいので、表面付近の極浅い部分だけを改質するには不向きであった。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであって、より小さなエネルギを有する電子ビームを放出する電子線照射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他のひとつの目的は、照射エリアの大きい電子線照射装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に記載の電子線照射装置（１）は、所定のエネルギを有する電子ビームを放出する電子銃（２）と、前記放出された電子ビームを偏向する偏向コイル（３，４）と、前記電子銃（２）と前記偏向コイル（３，４）とを含み、半導体膜又は金属膜のいずれか一方を照射窓部（５）に配した走査管（６）と、前記電子ビームのエネルギと前記電子ビームの偏向方向の少なくともいずれか一方を制御するＣＰＵ等の制御手段（７）と、前記電子銃（２）と前記偏向コイル（３，４）とに電力を供給する電源装置（８）と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する請求項２に記載の電子線照射装置（１）は、請求項１に記載の電子線照射装置（１）において、前記制御手段（７）は、放出される電子ビームのエネルギが１〜５０ｋｅＶの範囲内となるよう前記電子銃（２）を制御する、ことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、電子銃（２）が放出した電子ビームは偏向コイル（３，４）で偏向され、照射窓部（５）を通じて走査管（６）の外部に配置された被照射体（１１）に照射される。
【００１１】
上記課題を解決する請求項３に記載の電子線照射装置（１）は、請求項１または請求項２に記載の電子線照射装置（１）において、前記制御手段（７）は、放出される電子ビームが水平方向又は垂直方向の任意の方向に偏向するよう前記偏向コイル（３，４）を制御する、ことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、放出される電子ビームは、水平方向及び垂直方向に偏向制御されるので、電子ビームの照射エリアを大きくすることができる。
【００１３】
上記課題を解決する請求項４に記載の電子線照射装置（１）は、請求項３に記載の電子線照射装置（１）において前記制御手段（７）は、前記照射窓部（５）から放出される電子ビームが一様な電子密度分布を有するよう前記偏向コイル（３，４）を制御する、ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する請求項５に記載の電子線照射装置（１）は、請求項４に記載の電子線照射装置（１）において、前記制御手段（７）は、前記電子ビームの前記電子密度分布が±１０％以下の範囲内となるよう前記電子銃（２）と前記偏向コイル（３，４）を制御する、ことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、照射窓部（５）から放出される電子ビームは一様な電子密度分布を有する。
【００１６】
上記課題を解決する請求項６に記載の電子線照射装置（１）は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子線照射装置（１）において、前記照射窓部（５）には所定のパターンが形成されている、ことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する請求項７に記載の電子線照射装置（１）は、請求項６に記載の電子線照射装置において、前記照射窓部（５）に形成されているパターンは略格子状である、ことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、放出される電子ビームは一様な電子密度分布を有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子線照射装置について図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態にかかる電子線照射装置を示す側断面図である。
【００２１】
電子線照射装置１は、電子ビームを放出する電子銃２と、放出された電子ビームを偏向する偏向コイル３，４と、電子ビームの照射窓部５に配した走査管６と、電子ビームのエネルギと電子ビームの偏向方向の少なくともいずれか一方を制御する制御手段としての制御部７と、電子銃２と偏向コイル３，４とに電力を供給する電源装置８と、を有している。電子線照射装置１の外部には、照射窓部５に対向して被照射体１１が配されている。
【００２２】
電子銃２は、熱陰極（カソード）、制御格子（グリッド）、陽極（プレート）、電子レンズとを内部に有し（図示省略）、電子ビームを放出する。
【００２３】
偏向コイル３，４は、２組のコイルが相互に直角になるように後述する走査管６に取り付けられており、電子銃２が放出する電子ビームを水平方向又は垂直方向の任意の方向に偏向するよう制御する。
【００２４】
走査管６は、電子銃２と偏向コイル３，４とを含み、電子ビームの照射窓部５を備えている。走査管６の内部は電子ビームの直進が妨げられないよう真空状態となっており、製造工程で添加されるゲッタ（図示省略）が残っている。
【００２５】
照射窓部５は半導体膜又は金属膜のいずれか一方で構成され、表面には略格子状のパターンが形成されている。具体的には、例えば、シリコン（Ｓｉ）単結晶又はアモルファス、ダイヤモンド膜が好ましく用いられる。電子銃２が放出した電子ビームはこの照射窓部５を通じて外部に置かれた被照射体１１へ照射される。照射窓部５には所定のパターンが形成されている。所定のパターンとして、パターン間隔が０．５〜３０ｍｍで高さが１００μｍの略格子状のパターンが好ましい。また、渦巻きや同心円、又は、それらを上記略格子状のパターンと組み合わせたパターンも好ましい。
【００２６】
制御部７はたとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）から構成され、電子ビームのエネルギと電子ビームの偏向方向の少なくともいずれか一方を制御する。
【００２７】
電源装置８は、電子銃２と偏向コイル３，４とに電力を供給するとともに、制御部７の指示を受けて、放出される電子ビームのエネルギが所定の範囲内となるよう電力を制御して電子銃２に供給し、放出される電子ビームが水平方向又は垂直方向の任意の方向に偏向するよう電力を制御して偏向コイル３，４に供給する。
【００２８】
被照射体１１は、例えば半導体ウエハ等の、電子ビームを照射する目的物である。
【００２９】
以上の構成を有する電子線照射装置の動作を以下に説明する。
【００３０】
電子銃２から走査管６の中に放出された電子ビームは、偏向コイル３，４の間を通過して水平方向又は垂直方向の任意の方向に偏向制御され、照射窓部５を通じて外部に置かれた被照射体１１へ照射される。
【００３１】
制御部７は、被照射体１１の種類、及び、被照射体１１の表面に付着した有機系汚染物質の洗浄を目的としているか、被照射体１１の表面改質処理を目的としているか、といった照射の目的に応じて、電子ビームのエネルギの大きさを決定し、電子銃２に供給する電力を電源装置８に指示する。
【００３２】
また、制御部７は、放出される電子ビームが被照射体１１全体に照射されるよう、偏向コイル３，４に供給する電力を電源装置８に指示する。
【００３３】
更に、制御部７は、照射窓部５から放出される電子ビームが一様な電子密度分布を有するよう電子銃２に供給する電力と偏向コイル３，４に供給する電力を制御するよう電源装置８に指示する。
【００３４】
なお、好ましい一様な電子密度分布は、被照射体１１の種類、及び、被照射体１１の表面に付着した有機系汚染物質の洗浄を目的としているか、被照射体１１の表面改質を目的としているか、といった照射の目的に応じて、決定されるが、例えば、電子ビームの電子密度分布が被照射体の表面において±１０％以下の範囲内、特に±５％以下の範囲内となるよう制御されることが好ましい。
【００３５】
この実施の形態では以下の効果を有する。
●　本実施の形態では、照射窓部５を半導体膜又は金属膜のいずれか一方で構成したので、従来の走査管よりも小さなエネルギを有する電子ビームを放出することが可能となる。この結果、放出される電子ビームの（１次側の）エネルギを弱められるので、被照射体の表面に多くの２次電子を発生させることが可能となる。
●　本実施の形態では、照射窓部５を半導体膜又は金属膜のいずれか一方で構成したので、電子ビームは照射窓部５を透過して外部に配置された被照射体１１に照射されるが、空気は照射窓部５を透過しないので走査管６の真空は保たれる。
●　本実施の形態では、照射窓部５に略格子状のパターンが形成されているので、強度が確保されると共に、放出される電子ビームは一様な電子密度分布を実現できる。
●　本実施の形態では、電子銃２が放出する電子ビームを水平方向又は垂直方向の任意の方向に偏向できるので、電子ビームの照射エリアを大きく確保することが可能となる。
●　本実施の形態では、制御部７は、照射窓部５から放出される電子ビームが一様な電子密度分布を有するよう電子銃２に供給する電力と偏向コイル３，４に供給する電力を制御するよう電源装置８に指示するので、照射窓部５の外部に配置された被照射体１１の全体に電子ビームを一様な電子密度分布を有するよう照射することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子線照射装置によれば、より小さなエネルギを有する電子ビームを放出することができる。また、本発明の電子線照射装置によれば、電子ビームの照射エリアを大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施の形態にかかる電子線照射装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１：電子線照射装置
２：電子銃
３，４：偏向コイル
５：照射窓部
６：走査管
７：制御部
８：電源装置
１１：被照射体
【図１】
2004053563.tif 000003