JP2001203168A - Electron beam treatment equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム処理装
置に係り、特に、エネルギービームとして電子ビームを
用い、この電子ビームを処理対象に照射することによ
り、処理対象の表面状態を改質・改変するに好適な電子
ビーム処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam processing apparatus and, more particularly, to an electron beam as an energy beam, and irradiating the electron beam with the electron beam to modify or alter the surface state of the object. The present invention relates to an electron beam processing apparatus suitable for performing
【０００２】[0002]
【従来の技術】処理対象となる固体の被照射物にエネル
ギービームを照射し、被照射物の表面状態を改質するも
のとして、例えば、表面にアモルファス・シリコン薄膜
を成膜した液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板にレーザビ
ームを照射し、ガラス基板表面の薄膜を多結晶化（ポリ
シリコン化）する技術が知られている。この技術におい
ては、レーザとして、通常、波長３０８ｎｍの紫外線レ
ーザであるエキシマレーザが用いられ、照射面における
ビーム強度が２００ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２
程度に調整されたレーザビームをアモルファス・シリコ
ン薄膜に照射する方法が採用されている。この方法によ
れば、アモルファス・シリコン薄膜が高速（レーザビー
ムのパルス幅：２０ｎｓ〜１００ｎｓ程度に対応した速
度）で溶融し、その後、冷却・固化する際に多結晶化す
る。このようにして形成された多結晶シリコン薄膜によ
れば、アモルファス・シリコン薄膜に比べて２桁以上も
大きな電子移動度〔約２０〜１００ｃｍ２／（Ｖ・
ｓ）〕が得られ、高速スイッチング動作が可能な薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ）を形成することができる。すなわち、高精
細・大画面のＴＦＴ−ＬＣＤを製作することが可能とさ
れている。さらに、従来技術によれば、４００℃〜５０
０℃程度の低温で処理が可能なことから、基板のガラス
材料に高価な石英ガラスを使う必要がなく、低コストで
大画面のＴＦＴ−ＬＣＤを製作することができる。2. Description of the Related Art As a device for irradiating a solid object to be treated with an energy beam to modify the surface state of the object, for example, a liquid crystal display device having an amorphous silicon thin film formed on the surface ( LCD: Liquid Cr
2. Description of the Related Art There is known a technique of irradiating a laser beam onto a glass substrate for ystal display (polycrystalline silicon) to form a thin film on the surface of the glass substrate into polycrystal (polysilicon). In this technique, an excimer laser, which is an ultraviolet laser having a wavelength of 308 nm, is usually used as a laser, and the beam intensity on the irradiation surface is 200 mJ / cm 2 to 400 mJ / cm 2.
A method of irradiating an amorphous silicon thin film with a laser beam adjusted to an appropriate degree has been adopted. According to this method, the amorphous silicon thin film is melted at a high speed (pulse width of the laser beam: a speed corresponding to about 20 ns to 100 ns), and is then polycrystalline when cooled and solidified. According to the polycrystalline silicon thin film formed in this way, the electron mobility [about 20 to 100 cm 2 / (V ·
s)] and a thin film transistor (TFT: Thin Film Trans) capable of high-speed switching operation
isor). That is, a TFT-LCD with a high definition and a large screen can be manufactured. Furthermore, according to the prior art, 400 ° C. to 50 ° C.
Since processing can be performed at a low temperature of about 0 ° C., it is not necessary to use expensive quartz glass as a glass material for a substrate, and a large-screen TFT-LCD can be manufactured at low cost.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ＬＣＤ
用ガラス基板などの固体の被照射物にエネルギービーム
を照射するエネルギービーム源として、原理的にパルス
動作しかできないエキシマレーザを用いている。従来の
エキシマレーザの出力は、最大のものでも実用上、パル
スあたりの出力が８００ｍＪ、１秒あたりの繰り返しパ
ルス数が２５０Ｈｚ程度である。すなわち、最大のもの
でも平均の出力は２００Ｗ程度である。しかも、１ショ
ットのパルスで処理できる面積は上述の所要ビーム強度
から求めると２ｃｍ２〜４ｃｍ２となる。さらに、照射
面でのビーム強度を均一にするための光学系による損失
（例えば、約５０％）を考慮すると、パルスあたりの処
理面積は１ｃｍ２〜２ｃｍ２となる。したがって、大面
積の基板、例えば、全表面積が３０ｃｍ×４０ｃｍ＝１
２００ｃｍ２の基板の全面を処理するためには、パルス
ごとに照射位置をずらしながら（走査しながら）、繰り
返しパルスのビームを照射する必要がある。In the prior art, LCDs
As an energy beam source for irradiating an energy beam to a solid object to be irradiated such as a glass substrate for use, an excimer laser that can only perform pulse operation in principle is used. The maximum output of a conventional excimer laser is practically 800 mJ per pulse, and the number of repetition pulses per second is about 250 Hz. That is, the average output is about 200 W even at the maximum. Moreover, the area that can be processed by one shot of pulse is the finding from the required beam intensity above and 2cm 2 ~4cm 2. Furthermore, considering the loss (for example, about 50%) due to the optical system for making the beam intensity uniform on the irradiation surface, the processing area per pulse is 1 cm 2 to 2 cm 2 . Therefore, a large-area substrate, for example, having a total surface area of 30 cm × 40 cm = 1
In order to treat the entire surface of the 200 cm 2 substrate, it is necessary to repeatedly irradiate a pulse beam while shifting (scanning) the irradiation position for each pulse.
【０００４】したがって、エキシマレーザを用いた方法
では、パルスごとに小面積の領域を溶融・固化したもの
を繋ぎあわせることになり、繋ぎ目で薄膜の物理的な特
性が不連続になり、基板全体としての特性にばらつきが
生じることがある。Therefore, in the method using an excimer laser, a small area region is melted and solidified for each pulse, and the physical characteristics of the thin film become discontinuous at the joint, so that the entire substrate Characteristics may vary.
【０００５】一方、固体の被照射物を溶融・固化するに
際して、例えば、特開平８−２０３８２４号公報、特開
平１０−１１６７８７号公報、特開平１１−３０７００
号公報および特開平１１−２１４３０７号公報に記載さ
れているように、エネルギー源として電子ビームを用い
る方法を採用することもできる。しかし、真空中に固体
の被照射物を配置したのでは、絶縁物である被照射物の
表面に電子が帯電し、チャージ・アップに対する対策が
必要となる。さらに低い加速エネルギーで電子ビームを
固体の被照射物に照射しなければエネルギーが浪費され
ることになる。On the other hand, when a solid irradiation object is melted and solidified, for example, JP-A-8-203824, JP-A-10-116787, and JP-A-11-30700.
As described in JP-A-11-214307 and JP-A-11-214307, a method using an electron beam as an energy source can be adopted. However, when a solid object to be irradiated is placed in a vacuum, electrons are charged on the surface of the object to be irradiated, which is an insulator, and it is necessary to take measures against charge-up. Energy is wasted unless the electron beam is irradiated on the solid irradiation object at a lower acceleration energy.
【０００６】本発明の目的は、電子ビームによるエネル
ギーを有効に利用して処理対象の処理すべき面に電子ビ
ームを同時に一括して照射することができる電子ビーム
処理装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide an electron beam processing apparatus capable of simultaneously irradiating a surface to be processed with an electron beam simultaneously and collectively by effectively utilizing the energy of the electron beam.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、電子ビームを発生する電子ビーム源と、
電子ビームを照射するための処理対象を収納する処理室
と、前記電子ビーム源から電子ビームを加速しながら引
き出す電子ビーム加速手段と、前記処理室内にガス源か
らガスを導入するガス導入手段と、前記電子ビーム加速
手段により引き出された電子ビームを前記処理室内のガ
ス雰囲気中に導入する電子ビーム導入手段とを備え、前
記処理室内のガス雰囲気のうち前記処理対象の処理すべ
き面を含む領域に前記電子ビーム導入手段により導入さ
れた電子ビームにより電離プラズマを含む電子雲が形成
され、前記電子ビーム加速手段は、前記処理室内に導入
された電子ビームが前記処理室内のガスを透過して前記
処理対象に浸透するレベルに電子ビームの加速エネルギ
ーを調整してなる電子ビーム処理装置を構成したもので
ある。To achieve the above object, the present invention provides an electron beam source for generating an electron beam;
A processing chamber for storing a processing target for irradiating an electron beam, an electron beam accelerating unit that extracts an electron beam from the electron beam source while accelerating the electron beam, and a gas introducing unit that introduces a gas from a gas source into the processing chamber. Electron beam introducing means for introducing an electron beam extracted by the electron beam accelerating means into a gas atmosphere in the processing chamber, and in an area including a surface to be processed of the processing target in the gas atmosphere in the processing chamber. An electron cloud containing ionized plasma is formed by the electron beam introduced by the electron beam introduction unit, and the electron beam acceleration unit transmits the electron beam introduced into the processing chamber through the gas in the processing chamber. An electron beam processing apparatus is configured by adjusting the acceleration energy of an electron beam to a level that penetrates an object.
【０００８】前記電子ビーム処理装置を構成するに際し
ては、前記電子ビーム加速手段の代わりに、電子ビーム
源と処理室とを結ぶ電子ビーム伝送路を形成する減圧室
に配置されて前記電子ビーム源から電子ビームを加速し
ながら引き出す電子ビーム加速手段を設けるとともに、
前記電子ビーム導入手段の代わりに、前記処理室と前記
減圧室との境界を形成する隔壁の領域のうち前記処理対
象を臨む領域に形成されて電子ビーム加速手段により引
き出された電子ビームを前記処理室内のガス雰囲気中に
導入する複数の開口を設け、処理室内のガス雰囲気のう
ち前記処理対象の処理すべき面を含む領域に前記複数の
開口から導入された電子ビームにより電離プラズマを含
む電子雲が形成されるようにすることもできる。In configuring the electron beam processing apparatus, instead of the electron beam accelerating means, the electron beam processing apparatus is disposed in a decompression chamber which forms an electron beam transmission path connecting the electron beam source and the processing chamber, and is provided with the electron beam source. While providing electron beam acceleration means to extract the electron beam while accelerating it,
Instead of the electron beam introducing means, an electron beam formed in a region facing the processing target in a region of a partition wall forming a boundary between the processing chamber and the decompression chamber and extracted by an electron beam accelerating means is subjected to the processing. A plurality of openings for introducing into a gas atmosphere in a chamber are provided, and an electron cloud containing ionized plasma by an electron beam introduced from the plurality of openings in a region including a surface to be processed in the gas atmosphere in the processing chamber. May be formed.
【０００９】前記各電子ビーム処理装置を構成するに際
しては、以下の要素を付加することができる。In configuring each of the electron beam processing apparatuses, the following elements can be added.
【００１０】（１）前記処理対象を保持する保持手段
と、前記処理対象に対する電子ビームの浸透深さが変化
する方向に前記保持手段の位置を調整する位置調整手段
とを備えてなる。(1) A holding means for holding the object to be processed, and a position adjusting means for adjusting the position of the holding means in a direction in which the penetration depth of the electron beam into the object to be processed changes.
【００１１】（２）前記ガス導入手段は、前記処理室内
に導入するガスの圧力を調整するガス調整手段を有し、
前記ガス調整手段は、前記処理室内の雰囲気ガスの圧力
を１００Ｔｏｒｒ以下に調整してなる。(2) The gas introducing means has gas adjusting means for adjusting a pressure of a gas introduced into the processing chamber,
The gas adjusting means adjusts the pressure of the atmospheric gas in the processing chamber to 100 Torr or less.
【００１２】（３）前記電子ビーム加速手段は、前記処
理室内に入射される電子ビームの処理室入射端における
加速エネルギーを５０ｋｅＶ以下に調整してなる。(3) The electron beam acceleration means adjusts the acceleration energy of the electron beam incident into the processing chamber at the entrance end of the processing chamber to 50 keV or less.
【００１３】（４）前記処理対象は、表面にアモルファ
ス・シリコン薄膜を成膜した液晶表示装置用ガラス基板
であり、前記処理室内に導入された電子ビームは前記ア
モルファス・シリコン薄膜を照射してなる。(4) The object to be processed is a glass substrate for a liquid crystal display having an amorphous silicon thin film formed on the surface, and an electron beam introduced into the processing chamber irradiates the amorphous silicon thin film. .
【００１４】（５）前記電子ビーム加速手段は、前記電
子ビームの加速エネルギーのレベルを前記電子ビームが
前記液晶表示装置用ガラス基板表面のアモルファス・シ
リコン薄膜を透過する程度に調整してなる。(5) The electron beam accelerating means adjusts the level of acceleration energy of the electron beam to such an extent that the electron beam passes through the amorphous silicon thin film on the surface of the glass substrate for a liquid crystal display device.
【００１５】（６）前記電子ビームの照射領域は、前記
液晶表示装置用ガラス基板の全面に対応し、前記液晶表
示装置用ガラス基板の全面に前記電子ビームが同時に照
射されてなる。(6) The irradiation area of the electron beam corresponds to the entire surface of the glass substrate for a liquid crystal display, and the entire surface of the glass substrate for a liquid crystal display is simultaneously irradiated with the electron beam.
【００１６】（７）前記電子ビームの照射領域は、前記
液晶表示装置用ガラス基板の特定の領域に対応し、前記
液晶表示装置用ガラス基板の特定の領域に前記電子ビー
ムが同時に照射されてなる。(7) The irradiation region of the electron beam corresponds to a specific region of the glass substrate for the liquid crystal display device, and the electron beam is simultaneously irradiated to a specific region of the glass substrate for the liquid crystal display device. .
【００１７】（８）前記電子ビーム源は、電子ビーム電
流を時間的に制御するビーム電流調整手段を有し、前記
ビーム電流調整手段は、電子ビームの照射開始、照射終
了、照射時間、照射時間内におけるビーム電流の時間変
化波形を制御してなる。(8) The electron beam source has a beam current adjusting means for temporally controlling an electron beam current, and the beam current adjusting means comprises: an electron beam irradiation start, an irradiation end, an irradiation time, and an irradiation time. , By controlling the time-varying waveform of the beam current.
【００１８】（９）前記ガス導入手段は、ガス源から不
活性ガスを導入してなる。(9) The gas introducing means introduces an inert gas from a gas source.
【００１９】（１０）前記ガス導入手段は、ガス源から
ヘリウム、水素のいずれかのガスを導入してなる。(10) The gas introducing means introduces either helium or hydrogen gas from a gas source.
【００２０】（１１）前記ガス導入手段は、ガス源から
クリプトン、キセノンのいずれかのガスを導入してな
る。(11) The gas introducing means is formed by introducing either krypton or xenon gas from a gas source.
【００２１】（１２）前記ガス導入手段は、ガス源から
酸素、窒素、シランのいずれかの反応性ガスを導入して
なる。(12) The gas introducing means introduces a reactive gas of oxygen, nitrogen or silane from a gas source.
【００２２】（１３）前記ガス導入手段により導入され
た反応性ガスにより前記処理対象に対して成膜およびア
ニール処理を施してなる。(13) The object to be processed is subjected to film formation and annealing with the reactive gas introduced by the gas introduction means.
【００２３】前記した手段によれば、エネルギー源とし
て電子ビームを用い、電子ビーム源から電子ビームを加
速しながら引き出し、引き出された電子ビームを処理室
内のガス雰囲気中に導入し、処理室内のガス雰囲気のう
ち処理対象の処理すべき面を含む領域に電離プラズマを
含む電子雲を形成し、処理室内に導入する電子ビームの
加速エネルギーを、処理室内の導入された電子ビームが
処理室内のガスを透過して処理対象に浸透するレベルに
調整するようにしたため、電子ビームによるエネルギー
を有効に利用して処理対象の処理すべき面に電子ビーム
を同時に一括して照射することができる。さらに、ガス
雰囲気中に電子ビームを導入し、導入する電子ビームの
加速エネルギーを、電子ビームが処理室内のガスを透過
して処理対象に浸透するレベルに調整しているため、チ
ャージアップを抑制することができるとともに低加速エ
ネルギーによって電子ビームを処理対象に照射すること
ができる。According to the above-described means, an electron beam is used as an energy source, the electron beam is extracted from the electron beam source while accelerating, the extracted electron beam is introduced into a gas atmosphere in the processing chamber, and the An electron cloud containing ionized plasma is formed in a region of the atmosphere including the surface to be processed, and the acceleration energy of the electron beam introduced into the processing chamber is increased by the electron beam introduced into the processing chamber. Since it is adjusted to a level that transmits and penetrates the processing target, the surface of the processing target to be processed can be simultaneously and simultaneously irradiated with the electron beam by effectively utilizing the energy of the electron beam. Furthermore, since the electron beam is introduced into the gas atmosphere and the acceleration energy of the introduced electron beam is adjusted to a level at which the electron beam penetrates the gas to be processed through the gas in the processing chamber, charge-up is suppressed. In addition, the object to be processed can be irradiated with the electron beam with low acceleration energy.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示
す縦断面図である。図１において、電子ビーム処理装置
は、電子ビーム源１０、ハウジング１２、加速電圧調整
器１４、ガス調整器１６、ホルダ位置調整器１８などを
備えて構成されており、電子ビーム源１０の底部側がハ
ウジング１２の上部側に固定され、ハウジング１２は、
隔壁２０を境として、減圧室２２と処理室２４とに分割
されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the electron beam processing apparatus includes an electron beam source 10, a housing 12, an accelerating voltage adjuster 14, a gas adjuster 16, a holder position adjuster 18, and the like. The housing 12 is fixed to an upper side of the housing 12.
The partition 20 is divided into a decompression chamber 22 and a processing chamber 24 with the partition wall 20 as a boundary.
【００２５】電子ビーム源１０は、箱型の容器２６を備
えており、容器２６の側面外周および上部外周にはマグ
ネット２８が配置され、上部壁面中央部にはガス導入口
３０が形成され、上部壁面には絶縁物を介して複数のフ
ィラメント３２が固定されている。各フィラメント３２
はビーム電流調整器３４に接続されている。そして容器
２６内にガス導入口３０から処理ガスが導入され、フィ
ラメント３２から電子が発生すると、ガスと電子との衝
突に伴ってプラズマが生成され、かつプラズマの生成と
ともに電子ビームが発生するようになっている。この電
子ビームは、ビーム電流調整手段としてのビーム電流調
整器３４の調整によって電子ビーム電流が時間的に制御
されるようになっている。例えば、電子ビームの照射開
始、照射終了、照射時間、照射時間内におけるビーム電
流の時間変化波形が制御されるようになっている。The electron beam source 10 includes a box-shaped container 26, a magnet 28 is arranged on the outer periphery of the side surface and the upper periphery of the container 26, and a gas inlet 30 is formed in the center of the upper wall surface. A plurality of filaments 32 are fixed to the wall surface via an insulator. Each filament 32
Is connected to the beam current regulator 34. Then, when the processing gas is introduced from the gas inlet 30 into the container 26 and electrons are generated from the filament 32, plasma is generated along with collision of the gas and the electrons, and an electron beam is generated together with the generation of plasma. Has become. The electron beam current of this electron beam is temporally controlled by adjusting a beam current adjuster 34 as a beam current adjusting means. For example, the start and end of the irradiation of the electron beam, the irradiation time, and the time change waveform of the beam current within the irradiation time are controlled.
【００２６】電子ビーム源１０に隣接して設けられた減
圧室２２には、加速電極３６と引出電極３８が一定の間
隔を保って配置されており、加速電極３６、引出電極３
８には開口４０、４２が複数個形成されている。加速電
極３６は加速電圧調整器１４に接続されており、加速電
圧調整器１４は加速電圧３６と引出電極３８とに加速電
圧を印加し、電子ビーム源１０で発生した電子ビーム４
４を加速しながら引き出すようになっている。すなわ
ち、加速電極３６、引出電極３８、加速電圧調整器１４
は電子ビーム源１０から電子ビーム４４を加速しながら
引き出す電子ビーム加速手段として構成されている。そ
して引き出された電子ビーム４４は、加速電極３６、引
出電極３８の静電レンズ作用によってその径が絞られた
状態で、電子ビーム伝送路を形成する減圧室２２内を伝
播するようになっている。さらに、電子ビーム４４は、
引出電極３８よりも隔壁２０側に配置されたソレノイド
コイル４６の磁界レンズ作用によってその径がさらに絞
られて隔壁２０側に伝播し、隔壁２０に設けられた複数
の微小開口４８を通過するようになっている。このとき
電子ビーム４４のビーム径は、加速電極３６、引出電極
３８の静電レンズ作用およびソレノイドコイル４６の磁
界レンズ作用によって微小開口４８の直径、例えば、１
ｍｍの大きさになるように収束・調整されている。この
ため、複数の微小開口４８を電子ビーム４４が通過する
際、各電子ビーム４４は隔壁２０を無損失で通過するこ
とになる。そして電子ビーム４４を加速するときの加速
エネルギーは５０ｋｅＶ以下、例えば、１０ｋｅＶに調
整されている。なお、減圧室２２は、排気口５０が真空
ポンプを有する排気装置に接続されており、真空ポンプ
の作動により、減圧室２２内が一定の真空度となるよう
に調整されている。In the decompression chamber 22 provided adjacent to the electron beam source 10, an accelerating electrode 36 and an extracting electrode 38 are arranged at a constant interval.
8, a plurality of openings 40 and 42 are formed. The accelerating electrode 36 is connected to the accelerating voltage regulator 14, and the accelerating voltage regulator 14 applies an accelerating voltage to the accelerating voltage 36 and the extraction electrode 38, and the electron beam 4 generated by the electron beam source 10.
4 is pulled out while accelerating. That is, the acceleration electrode 36, the extraction electrode 38, the acceleration voltage regulator 14
Are configured as electron beam acceleration means for extracting the electron beam 44 from the electron beam source 10 while accelerating it. The extracted electron beam 44 propagates in the decompression chamber 22 forming the electron beam transmission path in a state where its diameter is reduced by the electrostatic lens action of the acceleration electrode 36 and the extraction electrode 38. . Further, the electron beam 44
The diameter of the solenoid coil 46 disposed on the partition 20 side with respect to the extraction electrode 38 is further narrowed by the magnetic lens action, so that the diameter of the solenoid coil 46 propagates toward the partition 20 side and passes through a plurality of minute openings 48 provided in the partition 20. Has become. At this time, the beam diameter of the electron beam 44 becomes the diameter of the minute aperture 48, for example, 1 due to the electrostatic lens action of the acceleration electrode 36 and the extraction electrode 38 and the magnetic lens action of the solenoid coil 46.
It is converged and adjusted to have a size of mm. Therefore, when the electron beam 44 passes through the plurality of minute openings 48, each electron beam 44 passes through the partition wall 20 without loss. The acceleration energy for accelerating the electron beam 44 is adjusted to 50 keV or less, for example, 10 keV. The decompression chamber 22 has an exhaust port 50 connected to an exhaust device having a vacuum pump, and the inside of the decompression chamber 22 is adjusted to a constant degree of vacuum by operating the vacuum pump.
【００２７】ここで、本実施形態においては、電子ビー
ム４４が各微小開口４８以外の領域を透過するのを防止
するために、隔壁２０として、厚みが１０μｍ〜４０μ
ｍ程度で、Ｔｉなどの金属箔を用いている。すなわち、
一般に、加速された電子が物質中に照射されると、電子
は物質を構成する電子・分子などと衝突・散乱を繰り返
しながらエネルギーを失い、物質のある深さＤまで浸透
すると、ついには静止する。この電子がエネルギーを失
って静止する深さの目安は、通常、物質の密度ρ（ｇ／
ｃｍ３）と浸透深さＤ（ｃｍ）との積に相当する量（ｍ
ｇ／ｃｍ２）で評価され、この量（単位密度当りの距
離）は飛程Ｒと呼ばれている。電子の飛程Ｒについての
実験式の１つとしてＫａｔｚ−Ｐｅｎｆｏｒｄの式が知
られている。Here, in the present embodiment, in order to prevent the electron beam 44 from transmitting through the area other than the minute openings 48, the partition wall 20 has a thickness of 10 μm to 40 μm.
m, and a metal foil such as Ti is used. That is,
In general, when an accelerated electron is irradiated into a substance, the electron loses energy while repeatedly colliding and scattering with electrons and molecules constituting the substance, and eventually stops when penetrating to a certain depth D of the substance. . The measure of the depth at which these electrons lose energy and stop is usually the density ρ (g / g
cm 3 ) and the penetration depth D (cm)
g / cm 2 ), and this amount (distance per unit density) is called the range R. The Katz-Penford equation is known as one of the empirical equations for the range R of electrons.
【００２８】この式による飛程Ｒ（ｍｇ／ｃｍ２）と電
子の加速エネルギーＥ（ｋｅＶ）との関係を図２および
図３に示す。The relationship between the range R (mg / cm 2 ) and the acceleration energy E (keV) of electrons according to this equation is shown in FIG. 2 and FIG.
【００２９】ここで、加速エネルギーが１０ｋｅＶ程度
の電子ビームを用いた場合、図３から、電子の飛程Ｒは
０．１６１ｍｇ／ｃｍ２となり、密度４．５ｇ／ｃｍ３
のＴｉ（チタン）における電子の浸透深さＤは０．３６
μｍになる。このため、加速エネルギーが１０ｋｅＶ程
度の電子ビーム４４では、厚さ１０μｍ〜４０μｍのＴ
ｉで構成された隔壁２０を透過することはできない。ち
なみに、電子ビーム４４の加速エネルギーが５０ｋｅＶ
程度になると、Ｔｉにおける電子の浸透深さＤは８．８
μｍまで増大するが１０μｍ以上の厚さの隔壁２０を透
過することはできない。When an electron beam having an acceleration energy of about 10 keV is used, from FIG. 3, the range R of the electrons is 0.161 mg / cm 2 and the density is 4.5 g / cm 3.
The penetration depth D of electrons into Ti (titanium) is 0.36
μm. Therefore, for the electron beam 44 having an acceleration energy of about 10 keV, the T beam having a thickness of 10 μm to 40 μm is used.
The light cannot pass through the partition wall 20 composed of i. By the way, the acceleration energy of the electron beam 44 is 50 keV
, The penetration depth D of electrons in Ti becomes 8.8.
Although it increases to μm, it cannot pass through the partition wall 20 having a thickness of 10 μm or more.
【００３０】一方、処理室２４の側壁にはガス導入口５
２と排気口５４とが相対向して形成されており、ガス導
入口５２にはガス調整器１６が接続され、ガス調整器１
６にはガス源５６、５８が接続され、排気口５４には排
気装置（図示省略）が接続されている。ガス調整器１６
は、ガス源５６から、例えば、処理ガスとしてアルゴン
ガスを導入し、導入したアルゴンガスの圧力を１００Ｔ
ｏｒｒ以下、例えば、１０Ｔｏｒｒに調整するガス調整
手段としての機能を有し、指定の圧力に調整されたアル
ゴンガスをガス導入口５２から処理室５４内に導入する
ようになっている。すなわち、ガス調整器１６はガス導
入口５２とともにガス導入手段を構成するようになって
いる。On the other hand, the gas inlet 5 is provided on the side wall of the processing chamber 24.
2 and the exhaust port 54 are formed opposite to each other, and the gas regulator 52 is connected to the gas inlet 52.
Gas sources 56 and 58 are connected to 6, and an exhaust device (not shown) is connected to the exhaust port 54. Gas conditioner 16
Introduces, for example, an argon gas as a processing gas from a gas source 56 and sets the pressure of the introduced argon gas to 100 T
It has a function as gas adjusting means for adjusting the pressure to not more than orr, for example, 10 Torr, and introduces an argon gas adjusted to a specified pressure into the processing chamber 54 from the gas inlet 52. That is, the gas regulator 16 and the gas introduction port 52 constitute gas introduction means.
【００３１】アルゴンガスが導入された処理室２４内に
は、複数の微小開口４８に相対向して、処理対象であっ
て被照射物になるＬＣＤ用ガラス基板６０が配置されて
いる。このガラス基板６０は、例えば、縦３０ｃｍ、横
４０ｃｍ、板厚１ｍｍの大きさのもので構成され、保持
手段としての基板ホルダ６２に保持されている。基板ホ
ルダ６２は、その表面がガラス基板６０よりも大きい長
方形形状に形成されており、基板ホルダ６２の底部側が
ホルダ位置調整器１８の伸縮機構部６４を介してベース
６６上に固定されている。伸縮機構部６４はロッド６８
を介して操作部７０に接続されており、操作部７０から
の操作力がロッド６８から伸縮機構部６２に伝達される
と、伸縮機構部６４が垂直方向に伸縮し、ガラス基板６
０と隔壁２０との距離ｄを調整するようになっている。
すなわち、ホルダ位置調整器１８は、ガラス基板６０に
対する電子ビームの浸透深さが変化する方向に基板ホル
ダ６２の位置を調整する位置調整手段として構成されて
いる。In the processing chamber 24 into which the argon gas has been introduced, an LCD glass substrate 60 to be processed and to be irradiated is disposed opposite to the plurality of minute openings 48. The glass substrate 60 has a size of, for example, 30 cm in length, 40 cm in width, and 1 mm in thickness, and is held by a substrate holder 62 as holding means. The substrate holder 62 is formed in a rectangular shape whose surface is larger than the glass substrate 60, and the bottom side of the substrate holder 62 is fixed on the base 66 via the extension mechanism 64 of the holder position adjuster 18. The extension mechanism 64 is a rod 68
When the operation force from the operation unit 70 is transmitted from the rod 68 to the expansion and contraction mechanism unit 62, the expansion and contraction mechanism unit 64 expands and contracts in the vertical direction.
The distance d between 0 and the partition 20 is adjusted.
That is, the holder position adjuster 18 is configured as position adjusting means for adjusting the position of the substrate holder 62 in a direction in which the penetration depth of the electron beam into the glass substrate 60 changes.
【００３２】上記構成において、ガラス基板６０に対応
した領域に形成された微小開口部４８から電子ビーム４
４がガス雰囲気中の処理室２４内に導入されると、図４
に示すように、電子ビーム４４と処理室２４内のアルゴ
ンガスとの衝突・散乱により電離プラズマが生成され、
ガラス基板６０の処理すべき面を含む領域に電離プラズ
マを含む電子雲７２が形成される。このとき電子ビーム
４４は、電子雲７２を形成しながら進行し、エネルギー
を失いつつ空間的に広がり、ガラス基板６０側へ伝播す
る。In the above configuration, the electron beam 4 is transmitted from the minute opening 48 formed in the region corresponding to the glass substrate 60.
4 is introduced into the processing chamber 24 in a gas atmosphere, FIG.
As shown in FIG. 5, ionized plasma is generated by collision / scattering of the electron beam 44 and the argon gas in the processing chamber 24,
An electron cloud 72 containing ionized plasma is formed in a region of the glass substrate 60 including the surface to be processed. At this time, the electron beam 44 travels while forming an electron cloud 72, spreads spatially while losing energy, and propagates to the glass substrate 60 side.
【００３３】ここで、ガラス基板６０として、ガラス基
板６０上に厚さ５０ｎｍ〜１００ｎｍのアモルファス・
シリコン薄膜７４が成膜されたものを用い、ガラス基板
６０と隔壁２０との間隔ｄを４０ｍｍに調整した場合、
隔壁２０とガラス基板６０との距離ｄは、加速エネルギ
ー１０ｋｅＶにおける電子の１０Ｔｏｒｒアルゴンガス
中での浸透深さ約８６ｍｍ（図３参照）に対して十分小
さい。このため、ガラス基板６０表面のアモルファス・
シリコン薄膜７４に到達した電子は減速されながらも表
面の薄膜７４に浸透するだけの残余のエネルギーを有す
る。ちなみに、ガラス基板６０上に厚さ５０ｎｍ〜１０
０ｎｍ程度のアモルファス・シリコン薄膜７４が成膜さ
れてある場合、シリコンの密度２．３ｇ／ｃｍ３（図３
参照）を考慮すると、アモルファス・シリコン薄膜７４
全体を透過するに要する電子の加速エネルギーは約３ｋ
ｅＶ〜４ｋｅＶ程度となる。したがって、上に述べたよ
うな条件では、隔壁２０とガラス基板６０との間のガス
雰囲気中を通過した電子ビームの残余のエネルギーは、
電子ビーム４４がアモルファス・シリコン薄膜７４を透
過することでほぼ費やされ、下地のガラス基板（板厚１
ｍｍ）６０に対してほとんど透過しないことになる。こ
のことより、アモルファス・シリコン薄膜７４は電子ビ
ームのエネルギーを吸収し高温になって多結晶化され
る。Here, as the glass substrate 60, an amorphous silicon substrate having a thickness of 50 nm to 100 nm is formed on the glass substrate 60.
When the silicon thin film 74 is formed and the distance d between the glass substrate 60 and the partition 20 is adjusted to 40 mm,
The distance d between the partition wall 20 and the glass substrate 60 is sufficiently smaller than the penetration depth of electrons at an acceleration energy of 10 keV in 10 Torr argon gas of about 86 mm (see FIG. 3). For this reason, the amorphous
The electrons that have reached the silicon thin film 74 have residual energy enough to penetrate into the surface thin film 74 while being decelerated. Incidentally, a thickness of 50 nm to 10 nm
When an amorphous silicon thin film 74 of about 0 nm is formed, the silicon density is 2.3 g / cm 3 (FIG.
), The amorphous silicon thin film 74
The acceleration energy of electrons required to penetrate the whole is about 3k
It is about eV to 4 keV. Therefore, under the conditions described above, the remaining energy of the electron beam that has passed through the gas atmosphere between the partition wall 20 and the glass substrate 60 is:
The electron beam 44 is almost consumed by passing through the amorphous silicon thin film 74, and the glass substrate (plate thickness 1)
mm) 60 for the most part. As a result, the amorphous silicon thin film 74 absorbs the energy of the electron beam and becomes polycrystalline at high temperatures.
【００３４】一方、下地のガラス基板６０は、電子ビー
ム４４のエネルギーをほとんど吸収しないので、その温
度を低く抑えることができ、ガラス基板６０として、低
温プロセスに対応可能な安価なガラス基板を用いること
ができるとともに、ガラス基板６０から不純物が拡散す
るのを防止することができる。On the other hand, since the underlying glass substrate 60 hardly absorbs the energy of the electron beam 44, its temperature can be kept low. As the glass substrate 60, an inexpensive glass substrate compatible with a low-temperature process should be used. And diffusion of impurities from the glass substrate 60 can be prevented.
【００３５】また、アモルファス・シリコン薄膜７４表
面近傍に生成される電離プラズマは、アモルファス・シ
リコン薄膜７４表面に蓄積されようとする電荷（電子）
に対してこれを中和することができるため、チャージア
ップによって電子が反射するのを抑制することもでき、
電子を容易に薄膜７４内に浸透させることができる。ま
た隔壁２０とガラス基板６０との間のガス雰囲気中（ガ
ス層）では、電子ビーム４４は電子プラズマを生成しな
がらビーム進行方向に対して横方向に広がりを持った雲
状の電子雲７２を形成するので、薄膜７４表面でのビー
ム断面積は、処理室２４入射端の微小開口４８における
ビーム断面積に比べて十分大きくなる。例えば、微小開
口４８で直径約１ｍｍの電子ビーム４４は薄膜７４表面
では直径２０ｍｍにまで広がる。さらに、相隣接する微
小開口４８から出射される電子ビーム４４は、電子雲７
２を形成し、アモルファス・シリコン薄膜７４の照射面
で互いに重なり合うように微小開口４８の配列ピッチお
よび数が調整されているので、微小開口４８の数に対応
した大面積の領域に電子ビームを照射することができ
る。The ionized plasma generated near the surface of the amorphous silicon thin film 74 has electric charges (electrons) to be accumulated on the surface of the amorphous silicon thin film 74.
Because it can neutralize this, it is also possible to suppress the reflection of electrons due to charge-up,
Electrons can easily penetrate into the thin film 74. Further, in a gas atmosphere (gas layer) between the partition wall 20 and the glass substrate 60, the electron beam 44 forms a cloud-like electron cloud 72 which spreads in the lateral direction with respect to the beam traveling direction while generating electron plasma. As a result, the beam cross-sectional area on the surface of the thin film 74 is sufficiently larger than the beam cross-sectional area at the minute opening 48 at the entrance end of the processing chamber 24. For example, the electron beam 44 having a diameter of about 1 mm at the minute opening 48 spreads to a diameter of 20 mm on the surface of the thin film 74. Further, the electron beam 44 emitted from the adjacent minute apertures 48 forms the electron cloud 7
2 is formed and the arrangement pitch and the number of the minute openings 48 are adjusted so as to overlap with each other on the irradiation surface of the amorphous silicon thin film 74, so that a large-area region corresponding to the number of the minute openings 48 is irradiated with the electron beam. can do.
【００３６】すなわち、本実施形態では、アモルファス
・シリコン薄膜７４での照射すべき領域がアモルファス
・シリコン薄膜７４の全表面積（３０ｃｍ×４０ｃｍ）
となるように、微小開口４８の数と位置が設定されてい
るので、アモルファス・シリコン薄膜７４の全表面積に
電子ビーム４４を同時に照射して一括して処理すること
ができる。That is, in this embodiment, the area to be irradiated on the amorphous silicon thin film 74 is the entire surface area (30 cm × 40 cm) of the amorphous silicon thin film 74.
Since the number and the position of the minute openings 48 are set so as to satisfy the following condition, the entire surface area of the amorphous silicon thin film 74 can be simultaneously irradiated with the electron beam 44 and processed collectively.
【００３７】一方、アモルファス・シリコン薄膜７４に
対してアニール処理（加熱処理）を施すに必要な電子ビ
ーム４４の全エネルギーは、加速エネルギーとビーム電
流および照射時間で決定される。このため、一定の加速
エネルギーの下で電子ビーム４４を照射する場合、図５
（ａ）に示すように、ビーム電流調整器３４の調整によ
り、一定のビーム電流を一定時間（時刻Ｔ１〜Ｔ２ま
で）照射するための電子ビーム４４を生成し、この電子
ビーム４４をアモルファス・シリコン薄膜７４に照射す
ることにより、アモルファス・シリコン薄膜７４に対し
て良好なアニール処理を施すことができ、アモルファス
・シリコン薄膜７４に対するアニール効果を高めること
ができる。On the other hand, the total energy of the electron beam 44 necessary for performing the annealing (heating) on the amorphous silicon thin film 74 is determined by the acceleration energy, the beam current, and the irradiation time. For this reason, when irradiating the electron beam 44 with a constant acceleration energy, FIG.
As shown in (a), by adjusting the beam current adjuster 34, an electron beam 44 for irradiating a constant beam current for a fixed time (from time T1 to T2) is generated. By irradiating the thin film 74, a favorable annealing process can be performed on the amorphous silicon thin film 74, and the annealing effect on the amorphous silicon thin film 74 can be enhanced.
【００３８】また、ビーム電流としては、図５（ｂ）に
示すように、照射初期（時刻Ｔ１〜Ｔ２）に相対的に大
きなビーム電流を照射し、引き続き、時刻Ｔ２〜Ｔ３ま
で小さなビーム電流を照射するように、ビーム電流調整
器７４を調整することで、さらに良好なアニール効果と
して、結晶性を高めることができる。As shown in FIG. 5 (b), a relatively large beam current is irradiated at the beginning of irradiation (time T1 to T2), and a small beam current is continuously applied from time T2 to time T3. By adjusting the beam current adjuster 74 so as to irradiate, the crystallinity can be enhanced as a better annealing effect.
【００３９】上述したように、本実施形態においては、
処理室２４内にアルゴンガスを導入するとともに処理室
２４内の圧力を約１０Ｔｏｒｒに調整し、ホルダ位置調
整器１８の調整により、隔壁２０とガラス基板６０との
距離ｄを４０ｍｍに設定し、電子ビーム源１０からの電
子ビーム４４を加速しながら引き出してガス雰囲気中の
処理室２４内に導入し、電子ビーム４４とアルゴンガス
との衝突に伴う電子雲７２を形成するとともに、電子ビ
ーム４４をアモルファス・シリコン薄膜７４側に伝播さ
せる過程で、電子ビーム導入手段としての微小開口４８
により導入された電子ビーム４４が処理室２４内のガス
を透過してアモルファス・シリコン薄膜７４を浸透する
レベルに電子ビームの加速エネルギーを１０ｋｅＶに調
整するようにしたため、電子ビーム４４のエネルギーを
有効に利用してアモルファス・シリコン薄膜７４の処理
すべき面に電子ビーム４４を同時に一括して照射するこ
とができる。As described above, in this embodiment,
Argon gas is introduced into the processing chamber 24, the pressure in the processing chamber 24 is adjusted to about 10 Torr, the distance d between the partition wall 20 and the glass substrate 60 is set to 40 mm by adjusting the holder position adjuster 18, The electron beam 44 from the beam source 10 is extracted while being accelerated and introduced into the processing chamber 24 in a gas atmosphere to form an electron cloud 72 due to the collision between the electron beam 44 and the argon gas. In the process of propagating to the silicon thin film 74 side, a minute aperture 48 as an electron beam introducing means
The energy of the electron beam 44 is adjusted to 10 keV so that the electron beam 44 introduced by the gas penetrates the gas in the processing chamber 24 and penetrates the amorphous silicon thin film 74. The surface of the amorphous silicon thin film 74 to be processed can be simultaneously and simultaneously irradiated with the electron beam 44 by utilizing the same.
【００４０】また、ガス雰囲気中に電子ビーム４４を照
射しているため、チャージアップによってアモルファス
・シリコン薄膜７４から電子が反射するのを抑制するこ
とができ、低加速エネルギーの電子ビーム４４をアモル
ファス・シリコン薄膜７４に照射することができる。Further, since the electron beam 44 is irradiated in the gas atmosphere, the reflection of electrons from the amorphous silicon thin film 74 due to charge-up can be suppressed, and the electron beam 44 having a low acceleration energy is converted into an amorphous beam. The silicon thin film 74 can be irradiated.
【００４１】さらに、本実施形態によれば、低加速エネ
ルギーの電子ビーム４４をガラス基板６０に照射するこ
とで、ガラス基板６０上のアモルファス・シリコン薄膜
７４の極めて浅い部分を改質することができるととも
に、アモルファス・シリコン薄膜７４を低温多結晶シリ
コン薄膜として形成することができる。Furthermore, according to the present embodiment, the extremely shallow portion of the amorphous silicon thin film 74 on the glass substrate 60 can be modified by irradiating the glass substrate 60 with the electron beam 44 of low acceleration energy. At the same time, the amorphous silicon thin film 74 can be formed as a low-temperature polycrystalline silicon thin film.
【００４２】また、前記実施形態においては、処理室２
４内に導入するガスとしてアルゴンガスを用いたものに
ついて述べたが、アルゴンガスの代わりに、ヘリウムや
水素などの軽いガスを用いることができる。軽いガスの
うちヘリウムを用いた場合、図３に示すように、アルゴ
ンに比べて浸透深さが約一桁大きくなる。したがって、
隔壁２０とガラス基板６０との距離ｄを大きくとること
ができ、アモルファス・シリコン薄膜７４の照射面にお
ける電子ビーム４４の広がりも大きくなる。このことよ
り、同一の処理面積に対して微小開口４８の数が少なく
てすみ、減圧室２２の真空度を維持する真空ポンプの負
担を軽減することができ、全体として、コンパクトで低
コストのシステムを構成することができる。In the above embodiment, the processing chamber 2
Although the gas using argon gas as the gas to be introduced into 4 has been described, a light gas such as helium or hydrogen can be used instead of argon gas. When helium is used among the light gases, as shown in FIG. 3, the penetration depth is increased by about one digit as compared with argon. Therefore,
The distance d between the partition 20 and the glass substrate 60 can be increased, and the spread of the electron beam 44 on the irradiation surface of the amorphous silicon thin film 74 also increases. Thus, the number of the small openings 48 can be reduced for the same processing area, and the load on the vacuum pump for maintaining the degree of vacuum in the decompression chamber 22 can be reduced. Can be configured.
【００４３】また、処理室２４内に導入されたガスとし
て、不活性ガスとしてのアルゴンの代わりに、キセノ
ン、クリプトンなどの重いガスを用いることもできる。
キセノンなどの重いガスを用いた場合には、アルゴンを
用いたときよりも、イオンの加熱分が増大し、アニール
効果を高めることができる。すなわち、アモルファス・
シリコン薄膜７４表面でのアニールは主として、電子ビ
ーム４４自身により進行すると考えられるが、同時に薄
膜７４表面近傍に生成された電離プラズマ中のイオン
が、薄膜７４表面の電子が形成する電界により加速さ
れ、薄膜７４表面を加熱するためである。As the gas introduced into the processing chamber 24, a heavy gas such as xenon or krypton may be used instead of argon as an inert gas.
When a heavy gas such as xenon is used, the amount of heated ions increases as compared with when argon is used, and the annealing effect can be enhanced. That is, amorphous
Annealing on the surface of the silicon thin film 74 is considered to proceed mainly by the electron beam 44 itself. At the same time, ions in the ionized plasma generated near the surface of the thin film 74 are accelerated by an electric field formed by electrons on the surface of the thin film 74, This is for heating the surface of the thin film 74.
【００４４】また、処理室２０内に導入するガスとし
て、窒素や酸素やシラン（ＳｉＨ４）などの反応性ガス
を用いることもできる。反応性ガスを用いた場合、電子
ビーム４４によって生成された電子プラズマ中の各種ラ
ジカル（活性種）の働きにより反応性が高められ、窒化
膜（ＳｉＮ）や酸化膜（ＳｉＯ２）などを容易に形成す
ることができる。As a gas to be introduced into the processing chamber 20, a reactive gas such as nitrogen, oxygen or silane (SiH 4 ) can be used. When a reactive gas is used, the reactivity is enhanced by the action of various radicals (active species) in the electron plasma generated by the electron beam 44, and a nitride film (SiN) or an oxide film (SiO 2 ) can be easily formed. Can be formed.
【００４５】次に、本発明の他の実施形態を図６および
図７にしたがって説明する。図６は、１枚のガラス基板
６０から画面１枚を製作するときの基板構成を、図７
は、１枚のガラス基板６０から画面４枚を製作するとき
の基板構成を示す。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows a substrate configuration when one screen is manufactured from one glass substrate 60, and FIG.
Shows a substrate configuration when four screens are manufactured from one glass substrate 60.
【００４６】図６及び図７において、ガラス基板６０に
は、駆動回路を構成する実効的な照射領域７６、７８が
設定されているとともに、複数のＴＦＴが配置されて各
ＴＦＴスイッチ動作による画素を構成する画素領域８０
が設定されており、照射領域７６、７８は、画素領域８
０よりも結晶性を高めることが要求されている。このよ
うな場合、本実施形態においては、ガラス基板６０の領
域のうち特定な領域である照射領域７６、７８に対して
電子ビームを同時に一括して照射することにより、照射
領域７６、７８に成膜されたアモルファス・シリコン薄
膜の結晶性を高めることができる。In FIGS. 6 and 7, effective irradiation areas 76 and 78 constituting a driving circuit are set on a glass substrate 60, and a plurality of TFTs are arranged so that pixels by each TFT switch operation are formed. Constituting pixel area 80
Are set, and the irradiation areas 76 and 78 are
It is required that the crystallinity be higher than 0. In such a case, in the present embodiment, the irradiation regions 76 and 78, which are specific regions of the glass substrate 60, are simultaneously and simultaneously irradiated with the electron beam, thereby forming the irradiation regions 76 and 78. The crystallinity of the formed amorphous silicon thin film can be improved.
【００４７】前記実施形態においては、アニール処理を
行なうものについて述べたが、ガス種、ガス圧力、電子
ビームの加速エネルギー、隔壁２０とガラス基板６０と
の距離ｄなど各種条件を組み合わせ、例えば、ガス種と
して反応性ガスを用いた場合、成膜と同時にアニール処
理を実施することができる。この場合には、プロセスの
大幅な簡略化を図ることができる。In the above embodiment, the case where the annealing treatment is performed has been described. However, various conditions such as gas type, gas pressure, electron beam acceleration energy, and distance d between the partition wall 20 and the glass substrate 60 are combined. When a reactive gas is used as a seed, annealing can be performed simultaneously with film formation. In this case, the process can be greatly simplified.
【００４８】[0048]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エネルギー源として電子ビームを用い、電子ビーム源か
ら電子ビームを加速しながら引き出し、引き出された電
子ビームを処理室内のガス雰囲気中に導入し、処理室内
のガス雰囲気のうち処理対象の処理すべき面を含む領域
に電離プラズマを含む電子雲を形成し、処理室内に導入
する電子ビームの加速エネルギーを、処理室内の導入さ
れた電子ビームが処理室内のガスを透過して処理対象に
浸透するレベルに調整するようにしたため、電子ビーム
によるエネルギーを有効に利用して処理対象の処理すべ
き面に電子ビームを同時に一括して照射することができ
る。さらに、ガス雰囲気中に電子ビームを導入し、導入
する電子ビームの加速エネルギーを、電子ビームが処理
室内のガスを透過して処理対象に浸透するレベルに調整
しているため、チャージアップを抑制することができる
とともに低加速エネルギーによって電子ビームを処理対
象に照射することができる。As described above, according to the present invention,
An electron beam is used as an energy source. The electron beam is extracted from the electron beam source while being accelerated, and the extracted electron beam is introduced into a gas atmosphere in the processing chamber. An electron cloud containing ionized plasma is formed in the region containing, and the acceleration energy of the electron beam introduced into the processing chamber is reduced to a level at which the introduced electron beam penetrates the gas inside the processing chamber and penetrates the processing target. Since the adjustment is performed, the surface of the processing target to be processed can be simultaneously and simultaneously irradiated with the electron beam by effectively utilizing the energy of the electron beam. Furthermore, since the electron beam is introduced into the gas atmosphere and the acceleration energy of the introduced electron beam is adjusted to a level at which the electron beam penetrates the gas to be processed through the gas in the processing chamber, charge-up is suppressed. In addition, the object to be processed can be irradiated with the electron beam with low acceleration energy.
【図１】本発明の一実施形態を示す電子ビーム処理装置
の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electron beam processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】電子の加速エネルギーと飛程との関係を示す特
性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an acceleration energy of an electron and a range.
【図３】各種物質中における浸透深さを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a penetration depth in various substances.
【図４】減圧室と反応室の要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of a decompression chamber and a reaction chamber.
【図５】電子ビームの照射時間を制御するときの波形を
示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a waveform when controlling the irradiation time of the electron beam.
【図６】１枚のガラス基板から１枚の画面を製作すると
きの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram when one screen is manufactured from one glass substrate.
【図７】１枚のガラス基板から４枚の画面を製作すると
きの基板構成図である。FIG. 7 is a substrate configuration diagram when four screens are manufactured from one glass substrate.
１０ 電子ビーム源 １２ ハウジング １４ 加速電圧調整器 １６ ガス調整器 １８ ホルダ位置調整器 ２０ 隔壁 ２２ 減圧室 ２４ 処理室 ３２ フィラメント ３４ ビーム電流調整器 ３６ 加速電極 ３８ 引出電極 ４４ 電子ビーム ４６ ソレノイドコイル ４８ 微小開口 ５６、５８ ガス源 ６０ ＬＣＤ用ガラス基板 ６２ 基板ホルダ ６４ 伸縮機構部 ６６ ベース ６８ ロッド ７０ 操作部 ７２ 電子雲 ７４ アモルファス・シリコン薄膜 ７６、７８ 照射領域 ８０ 画素領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electron beam source 12 Housing 14 Acceleration voltage adjuster 16 Gas adjuster 18 Holder position adjuster 20 Partition wall 22 Decompression room 24 Processing room 32 Filament 34 Beam current adjuster 36 Acceleration electrode 38 Extraction electrode 44 Electron beam 46 Solenoid coil 48 Micro aperture 56, 58 Gas source 60 LCD glass substrate 62 Substrate holder 64 Extension mechanism 66 Base 68 Rod 70 Operation unit 72 Electron cloud 74 Amorphous silicon thin film 76, 78 Irradiation area 80 Pixel area
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｃ (72)発明者 吉川 利満 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 竹内 一浩 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Ｆターム(参考） 5F045 AA14 AB03 BB10 BB16 CA15 CB01 DA61 DP03 DQ10 HA16 HA22 5F052 AA03 DA02 FA05 FA07 5F053 AA26 DD01 FF01 GG02 HH05 LL10 RR20 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/31 H01L 21/31 C (72) Inventor Toshimitsu Yoshikawa 7-2 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Within Hitachi, Ltd. Electric Power and Electricity Development Laboratory (72) Inventor Kazuhiro Takeuchi 7-2, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside of Hitachi, Ltd. Electric Power and Electricity Development Laboratory F-term (reference) 5F045 AA14 AB03 BB10 BB16 CA15 CB01 DA61 DP03 DQ10 HA16 HA22 5F052 AA03 DA02 FA05 FA07 5F053 AA26 DD01 FF01 GG02 HH05 LL10 RR20
Claims (15)
電子ビームを照射するための処理対象を収納する処理室
と、前記電子ビーム源から電子ビームを加速しながら引
き出す電子ビーム加速手段と、前記処理室内にガス源か
らガスを導入するガス導入手段と、前記電子ビーム加速
手段により引き出された電子ビームを前記処理室内のガ
ス雰囲気中に導入する電子ビーム導入手段とを備え、前
記処理室内のガス雰囲気のうち前記処理対象の処理すべ
き面を含む領域に前記電子ビーム導入手段により導入さ
れた電子ビームにより電離プラズマを含む電子雲が形成
され、前記電子ビーム加速手段は、前記処理室内に導入
された電子ビームが前記処理室内のガスを透過して前記
処理対象に浸透するレベルに電子ビームの加速エネルギ
ーを調整してなる電子ビーム処理装置。An electron beam source for generating an electron beam;
A processing chamber for storing a processing target for irradiating an electron beam, an electron beam accelerating unit that extracts an electron beam from the electron beam source while accelerating the electron beam, and a gas introducing unit that introduces a gas from a gas source into the processing chamber. Electron beam introducing means for introducing an electron beam extracted by the electron beam accelerating means into a gas atmosphere in the processing chamber, and in an area including a surface to be processed of the processing target in the gas atmosphere in the processing chamber. An electron cloud containing ionized plasma is formed by the electron beam introduced by the electron beam introduction unit, and the electron beam acceleration unit transmits the electron beam introduced into the processing chamber through the gas in the processing chamber. An electron beam processing device that adjusts the acceleration energy of the electron beam to a level that permeates the target.
電子ビームを照射するための処理対象を収納する処理室
と、前記電子ビーム源と前記処理室とを結ぶ電子ビーム
伝送路を形成する減圧室に配置されて前記電子ビーム源
から電子ビームを加速しながら引き出す電子ビーム加速
手段と、前記処理室内にガス源からガスを導入するガス
導入手段と、前記処理室と前記減圧室との境を形成する
隔壁の領域のうち前記処理対象を臨む領域に形成されて
電子ビーム加速手段により引き出された電子ビームを前
記処理室内のガス雰囲気中に導入する複数の開口とを備
え、前記処理室内のガス雰囲気のうち前記処理対象の処
理すべき面を含む領域に前記複数の開口から導入された
電子ビームにより電離プラズマを含む電子雲が形成さ
れ、前記電子ビーム加速手段は、前記処理室内に導入さ
れた電子ビームが前記処理室内のガスを透過して前記処
理対象に浸透するレベルに電子ビームの加速エネルギー
を調整してなる電子ビーム処理装置。2. An electron beam source for generating an electron beam;
A processing chamber for accommodating a processing target for irradiating an electron beam, and a decompression chamber forming an electron beam transmission path connecting the electron beam source and the processing chamber are arranged to accelerate an electron beam from the electron beam source. An electron beam accelerating means for extracting the gas, a gas introducing means for introducing a gas from a gas source into the processing chamber, and a gas barrier which forms a boundary between the processing chamber and the decompression chamber, and is formed in a region facing the processing object. And a plurality of openings for introducing the electron beam extracted by the electron beam accelerating means into the gas atmosphere in the processing chamber, and in a region including the surface to be processed of the processing target in the gas atmosphere in the processing chamber. An electron cloud containing ionized plasma is formed by the electron beams introduced from the plurality of openings, and the electron beam accelerating means detects that the electron beam introduced into the processing chamber is Adjusting the electron beam processing apparatus comprising an acceleration energy of the electron beam to a level of penetrating into the processing target is transmitted through the processing chamber of a gas.
記処理対象に対する電子ビームの浸透深さが変化する方
向に前記保持手段の位置を調整する位置調整手段とを備
えてなる請求項１または２に記載の電子ビーム処理装
置。3. The apparatus according to claim 1, further comprising: holding means for holding the object to be processed; and position adjusting means for adjusting a position of the holding means in a direction in which a penetration depth of the electron beam into the object to be processed changes. 3. The electron beam processing apparatus according to 2.
入するガスの圧力を調整するガス調整手段を有し、前記
ガス調整手段は、前記処理室内の雰囲気ガスの圧力を１
００Ｔｏｒｒ以下に調整してなる請求項１、２または３
のうちいずれか１項に記載の電子ビーム処理装置。4. The gas introducing means has a gas adjusting means for adjusting a pressure of a gas introduced into the processing chamber, and the gas adjusting means adjusts a pressure of an atmospheric gas in the processing chamber to one.
4. The method according to claim 1, wherein the pressure is adjusted to 00 Torr or less.
The electron beam processing apparatus according to claim 1.
内に入射される電子ビームの処理室入射端における加速
エネルギーを５０ｋｅＶ以下に調整してなる請求項１、
２、３または４のうちいずれか1項に記載の電子ビーム
処理装置。5. The electron beam accelerating means adjusts an acceleration energy of an electron beam incident into the processing chamber at an entrance end of the processing chamber to 50 keV or less.
5. The electron beam processing apparatus according to any one of 2, 3, and 4.
シリコン薄膜を成膜した液晶表示装置用ガラス基板であ
り、前記処理室内に導入された電子ビームは前記アモル
ファス・シリコン薄膜を照射してなる請求項１、２、
３、４または５のうちいずれか1項に記載の電子ビーム
処理装置。6. The object to be treated is amorphous on the surface.
3. A glass substrate for a liquid crystal display device on which a silicon thin film is formed, wherein an electron beam introduced into the processing chamber irradiates the amorphous silicon thin film.
6. The electron beam processing apparatus according to any one of 3, 4, and 5.
ームの加速エネルギーのレベルを前記電子ビームが前記
液晶表示装置用ガラス基板表面のアモルファス・シリコ
ン薄膜を透過する程度に調整してなる請求項６に記載の
電子ビーム処理装置。7. The electron beam accelerating means adjusts the level of acceleration energy of the electron beam to such an extent that the electron beam passes through an amorphous silicon thin film on the surface of the glass substrate for a liquid crystal display device. An electron beam processing apparatus according to claim 1.
表示装置用ガラス基板の全面に対応し、前記液晶表示装
置用ガラス基板の全面に前記電子ビームが同時に照射さ
れてなる請求項６または７に記載の電子ビーム処理装
置。8. The electron beam irradiation area corresponds to the entire surface of the glass substrate for a liquid crystal display device, and the entire surface of the glass substrate for a liquid crystal display device is simultaneously irradiated with the electron beam. An electron beam processing apparatus according to claim 1.
表示装置用ガラス基板の特定の領域に対応し、前記液晶
表示装置用ガラス基板の特定の領域に前記電子ビームが
同時に照射されてなる請求項６または７に記載の電子ビ
ーム処理装置。9. An electron beam irradiation region corresponds to a specific region of the glass substrate for a liquid crystal display device, and the electron beam is simultaneously irradiated to a specific region of the glass substrate for a liquid crystal display device. Item 8. An electron beam processing apparatus according to item 6 or 7.
を時間的に制御するビーム電流調整手段を有し、前記ビ
ーム電流調整手段は、電子ビームの照射開始、照射終
了、照射時間、照射時間内におけるビーム電流の時間変
化波形を制御してなる請求項１、２、３、４、５、６、
７、８または９のうちいずれか1項に記載の電子ビーム
処理装置。10. The electron beam source has a beam current adjusting unit for temporally controlling an electron beam current, wherein the beam current adjusting unit starts, ends, irradiation time, and irradiation time of the electron beam. And controlling the time-varying waveform of the beam current in the first and second embodiments.
10. The electron beam processing apparatus according to any one of 7, 8, and 9.
性ガスを導入してなる請求項１、２、３、４、５、６、
７、８、９または１０のうちいずれか１項に記載の電子
ビーム処理装置。11. The method according to claim 1, wherein said gas introduction means introduces an inert gas from a gas source.
The electron beam processing apparatus according to any one of 7, 8, 9 and 10.
ウム、水素のいずれかのガスを導入してなる請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９または１０のうちいず
れか１項に記載の電子ビーム処理装置。12. The gas introducing means according to claim 1, wherein said gas introducing means introduces one of helium and hydrogen gas from a gas source.
The electron beam processing apparatus according to any one of 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10.
プトン、キセノンのいずれかのガスを導入してなる請求
項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０のう
ちいずれか１項に記載の電子ビーム処理装置。13. The method according to claim 1, wherein said gas introducing means introduces any one of krypton and xenon gas from a gas source. An electron beam processing apparatus according to claim 1.
素、窒素、シランのいずれかの反応性ガスを導入してな
る請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１
０のうちいずれか１項に記載の電子ビーム処理装置。14. The gas introducing means according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 wherein a reactive gas of any of oxygen, nitrogen and silane is introduced from a gas source. Or 1
The electron beam processing apparatus according to any one of 0.
応性ガスにより前記処理対象に対して成膜およびアニー
ル処理を施してなる請求項１４に記載の電子ビーム処理
装置。15. The electron beam processing apparatus according to claim 14, wherein a film is formed and an annealing process is performed on the object to be processed by the reactive gas introduced by the gas introduction unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000012477A JP2001203168A (en) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | Electron beam treatment equipment |
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| JP2001203168A true JP2001203168A (en) | 2001-07-27 |
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| JP2000012477A Pending JP2001203168A (en) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | Electron beam treatment equipment |
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| JP (1) | JP2001203168A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002017371A1 (en) * | 2000-08-24 | 2002-02-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for reducing semiconductor resistance, device for reducing semiconductor resistance and semiconductor element |
| JP2004056058A (en) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Hitachi Ltd | Manufacturing method for image display unit |
| CN103766003A (en) * | 2011-10-20 | 2014-04-30 | 应用材料公司 | Electron beam plasma source with segmented beam dump for uniform plasma generation |
-
2000
- 2000-01-21 JP JP2000012477A patent/JP2001203168A/en active Pending
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