устройство для электронно-лучевого отжига

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОТЖИГА, содержащее электронно-лучевую пушку, блок питания анода, блок питания управляющего электрода, измеритель тока, усилитель накала и управляемый блок питания накала, блок питания анода первым входом соединен с катодом пушки, а вторым выходом - с измерителем тока, первый выход которого соединен с анодом пушки, а второй выход через усилитель накала - с входом управляемого блока питания накала, выход которого соединен с накалом пушки, а блок питания управляющего электрода - с управляющим электродом пушки, отличающееся тем, что, с целью повышения однородности температурного распределения, в устройство введен усилитель, а блок питания управляющего электрода, вход которого через усилитель соединен с вторым выходом измерителя тока, выполнен автоматически управляемым.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронно-лучевой технологии, в частности, для электронно-лучевой термообработки структур на полупроводниковых и диэлектрических подложках.

При растровой развертке электронного луча по поверхности пластины тепловое поле обладает значительной неравномерностью, что связано с геометрическими искажениями сечения луча, неравномерностью движения по растру, а также неоднородностью пластин. Создание устройств, позволяющих избавиться от этих недостатков, приведет к получению высококачественного отжига пластин.

Известно устройство, содержащее электронно-лучевую пушку, блок питания анода, блок питания управляющего электрода и обеспечивающее отжиг пластин за счет сканирования луча по растру развертки в двух направлениях [1].

Недостаток данного устройства состоит в низкой однородности распределения температур по пластине за счет нестабильности тока луча, определяемого зарядом по поверхности пластины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для электронно-лучевого отжига, содержащее электронно-лучевую пушку, блок питания анода, блок питания управляющего электрода, измеритель тока, усилитель накала и управляемый блок питания накала, причем блок питания анода первым выходом соединен с катодом пушки, вторым - через измеритель тока с анодом пушки, а измеритель тока вторым выходом через измеритель накала соединен с входом управляемого блока питания накала, выход которого соединен с накалом электронно-лучевой пушки [2].

Данное устройство позволяет достичь более однородного распределения температурного поля по пластине. Однако использование цепи накала для автоматической регулировки тока луча по пластине в значительной степени инерционно и не позволяет отслеживать каждый элемент растра развертки по пластине, а производит интегральную оценку температурного распределения, что приводит к значительной неоднородности поля по элементам растра развертки.

Цель изобретения - повышение однородности температурного распределения.

Цель достигается тем, что в устройство для электронно-лучевого отжига, содержащее электронно-лучевую пушку, блок питания анода, блок питания управляющего электрода, измеритель тока, усилитель накала и управляемый блок питания накала, причем блок питания анода первым выходом соединен с катодом пушки, вторым выходом - с измерителем тока, первый выход которого соединен с анодом пушки, а второй выход через усилитель накала соединен с входом управляемого блока питания накала, выход которого соединен с накалом пушки, блок питания управляющего электрода соединен с управляющим электродом, введен усилитель, а блок питания управляющего электрода, вход которого через усилитель соединен с вторым выходом измерителя тока, выполнен автоматически управляемым.

Введение в устройство-прототип второго усилителя, а также выполнение блока питания управляющего электрода автоматически управляемым позволяют сделать вывод о соответствии критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показывает, что использование усилителей известно, но введение его в предлагаемое устройство в указанной связи с другими блоками позволяет выявить новые свойства, приводящие к повышению однородности распределения температуры. Выполнение блока питания управляющего электрода автоматически управляемым в данной области техники неизвестно. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию изобретения "существенные отличия".

В процессе электронно-лучевой обработки пластин на ее поверхности возникает отрицательный заряд, величина которого пропоциональна температуре пластины. Учитывая низкую теплопроводность и высокое удельное сопротивление пластины, получают плотность распределения заряда по поверхности пластины адекватной температурному распределению по пластине. В процессе развертки электронного луча по пластине возникает возможность считывания объемного заряда на каждом элементе растра развертки и автоматической регулировки тока луча до приведения к однородному распределению зарядов, а соответственно и температуре по пластине.

Ввиду малости объемного заряда вызванное этим зарядом изменение тока мало по сравнению со средним значением тока луча, что требует использования усилителя для эффективного управления блоком питания управляющего электрода.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит электронно-лучевую пушку 1, управляемый блок 2 питания накала, выходом соединенный с накалом пушки 1, а входом - с выходом усилителя 3 накала, вход которого соединен с выходом измерителя 4 тока и входом усилителя 5, выход которого через блок 6 питания управляющего электрода соединен с управляющим электродом пушки 1, блок 7 питания анода, первый выход которого соединен с катодом пушки 1, а второй выход - с входом измерителя 4 тока, первый выход которого соединен с анодом пушки 1.

Работа устройства заключается в следующем.

Электронный луч пушки 1, проходя по пластине, изменяется в зависимости от заряда на каждом элементе растра развертки, а соответственно и температуры. Эти изменения вызывают колебания тока в цепях блока 7 питания анода. Измеритель 4 тока преобразует эти колебания в сигнал управления, который поступает на усилитель 5 и усилитель 3 накала. Усилитель 5 воспринимает высокочастотную составляющую сигнала, усиливает ее и управляет выходным напряжением блока 6 питания управляющего электрода. Усилитель 3 накала воспринимает низкочастотную составляющую сигнала управления и передает ее на управляемый блок 2 питания накала, выходное напряжение которого изменяется в соответствии с этой составляющей.

Электронно-лучевая пушка охвачена двумя петлями автоматической регулировки тока луча. Петля регулировки по цепи накала позволяет поддерживать постоянство тока луча от кадра к кадру развертки. Введенная петля автоматической регулировки по цепи управляющего электрода позволяет стабилизировать ток луча от элемента к элементу растра развертки по пластине. Приведение к однородному распределения зарядов по пластине позволяет получить однородное распределение температур, воспроизводимость технологического процесса и соответственно высококачественный отжиг.

Таким образом, использование предлагаемого устройства для электронно-лучевого отжига по сравнению с известными устройствами позволяет добиться высококачественного отжига, что повышает выход годных пластин на 10%. Кроме того, устройство не требует высокоточного пространственного расположения пластины относительно электронно-лучевой пушки в связи с использованием безынерционной регулировки тока луча при попадании луча на металлический держатель пластины.