JPH0131660B2 - - Google Patents

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JPH0131660B2
JPH0131660B2 JP57191815A JP19181582A JPH0131660B2 JP H0131660 B2 JPH0131660 B2 JP H0131660B2 JP 57191815 A JP57191815 A JP 57191815A JP 19181582 A JP19181582 A JP 19181582A JP H0131660 B2 JPH0131660 B2 JP H0131660B2
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JP
Japan
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electron
sample
shape
electron beam
annealing apparatus
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Application number
JP57191815A
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Japanese (ja)
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JPS5981851A (en
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Kazumichi Oomura
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPH0131660B2 publication Critical patent/JPH0131660B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子ビームアニール装置の改良に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to improvements in electron beam annealing equipment.

〔発明の技術的背景とその問題点〕 近時、試料上に電子ビームを照射し、該ビーム
を走査して試料をアニールする電子ビームアニー
ル装置が開発されている。そして、この装置を用
いて絶縁物上の半導体膜をアニールすることによ
り、半導体膜上に形成したMOSトランジスタ等
の素子特性がバルク半導体上に形成したデバイス
の素子特性に近くなることが判り、電子ビームア
ニール装置の有用性が注目を集めている。
[Technical background of the invention and its problems] Recently, an electron beam annealing apparatus has been developed that irradiates a sample with an electron beam and anneals the sample by scanning the beam. By annealing a semiconductor film on an insulator using this equipment, it was found that the characteristics of devices such as MOS transistors formed on the semiconductor film became close to those of devices formed on bulk semiconductors, and The usefulness of beam annealing equipment is attracting attention.

絶縁物、例えばSiO2膜はアモルフアスであり、
通常の方法でこのSiO2膜上に堆積した多結晶Si
膜はその結晶粒径が数100〔Å〕程度しかなく、こ
の多結晶Si膜上に形成したMOSトランジスタの
キヤリア移動度は10〔cm2/ν.sec〕程度であり、か
つリーク電流も大きい。しかし、上記多結晶Si膜
をエネルギ密度の高い電子ビームで照射走査する
と、Siが溶融し走査につれて再結晶化する。そし
て、結晶粒径は数1000〔Å〕〜数〔μm〕となり、
この上に形成したMOSトランジスタのキヤリア
移動度は100〔cm2/ν.sec〕のオーダとなる。また、
基板としてSi単結晶を使用しSiO2膜の一部を開
孔し多結晶Si膜を一部基板と接触させてSiO2
上に堆積した場合、上述の電子ビームアニールに
より溶融した多結晶SiはまずSi単結晶と接する部
分で固化しエピタキシヤル成長する。単結晶化が
SiO2膜上の溶融Siに進行すると単結晶膜が得ら
れることになり、この上にMOSトランジスタを
形成するとその素子特性は、バルク半導体上に形
成したデバイスのそれに一層近ずく。このよう
に、電子ビームアニール装置を用いSiO2膜上の
多結晶Siを溶融固化することにより、堆積時の結
晶粒経に比して大きな結晶粒を得ることができ
る。
Insulators, such as SiO2 films, are amorphous,
Polycrystalline Si deposited on this SiO 2 film by the usual method
The crystal grain size of the film is only about a few hundred Å, and the carrier mobility of a MOS transistor formed on this polycrystalline Si film is about 10 [cm 2 /ν.sec], and the leakage current is also large. . However, when the polycrystalline Si film is irradiated and scanned with a high-energy-density electron beam, the Si melts and recrystallizes as the film is scanned. Then, the crystal grain size is several thousand [Å] to several [μm],
The carrier mobility of the MOS transistor formed on this is on the order of 100 [cm 2 /ν.sec]. Also,
When a Si single crystal is used as a substrate and a part of the SiO 2 film is opened and a polycrystalline Si film is partially in contact with the substrate and deposited on the SiO 2 film, the polycrystalline Si melted by the electron beam annealing described above first solidifies in the area in contact with the Si single crystal and grows epitaxially. Single crystallization
Proceeding to molten Si on a SiO 2 film results in a single crystal film, and when a MOS transistor is formed on this, the device characteristics become closer to those of a device formed on a bulk semiconductor. In this way, by melting and solidifying the polycrystalline Si on the SiO 2 film using an electron beam annealing device, it is possible to obtain crystal grains larger than the crystal grain size at the time of deposition.

しかしながら、この種の手法にあつては次のよ
うな問題があつた。すなわち、電子ビームアニー
ルにより多結晶Siの結晶粒は成長するが、多結晶
Siが折角溶融するにも拘わらず、高々数〔μm〕
程度の結晶粒に留まる。また、多結晶Siの一部を
Si単結晶に接触させた場合でも、単結晶化する部
分は接触部から20〔μm〕程度しかのびない。つ
まり、絶縁物上の半導体膜の特性向上をはかるに
も限度があり、この半導体膜上に形成するデバイ
スの素子特性の大幅な向上は望み得なかつた。
However, this type of method has the following problems. In other words, although the crystal grains of polycrystalline Si grow by electron beam annealing,
Despite the fact that Si is melted at all costs, at most a few [μm]
The crystal grains remain at a certain level. In addition, some of the polycrystalline Si
Even when it is brought into contact with a Si single crystal, the part that becomes single crystal extends only about 20 [μm] from the contact area. In other words, there is a limit to the ability to improve the characteristics of a semiconductor film on an insulator, and it has been impossible to expect a significant improvement in the element characteristics of devices formed on this semiconductor film.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、多結晶シリコン等の半導体膜
を電子ビームアニールにより優れた特性の膜とす
ることができ、この半導体膜上に形成するデバイ
スの素子特性向上等に寄与し得る電子ビームアニ
ール装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an electron beam annealing apparatus that can make a semiconductor film such as polycrystalline silicon into a film with excellent characteristics by electron beam annealing, and that can contribute to improving the element characteristics of devices formed on this semiconductor film. Our goal is to provide the following.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の骨子は、試料上でのビーム形状を改良
し、液相−固相境界が固相に関し液相側に凸とな
るようにしたことにある。すなわち、多結晶Si等
の試料を電子ビームアニールする場合、通常電子
ビーム形状が円形(ガウス分布)であるため、溶
融された部分はその外側から固化する。つまり、
溶融部の辺から結晶核発生が起り、これが再結晶
化を妨げる要因となることが判つた。したがつ
て、溶融部の再固化をその中央部から外側に向か
うよう、つまり液相−固相境界が固相に関し液相
側に凸となるようにすれば、再結晶化及び結晶粒
径増大化等に有効となる。そして、上記液相−固
相境界を試料上のビーム形状の選択によつて実現
できることが確認された。
The gist of the present invention is to improve the beam shape on the sample so that the liquid phase-solid phase boundary is convex toward the liquid phase side with respect to the solid phase. That is, when a sample of polycrystalline Si or the like is subjected to electron beam annealing, the shape of the electron beam is usually circular (Gaussian distribution), so the melted portion solidifies from the outside. In other words,
It was found that crystal nuclei were generated from the edges of the melted zone, and this was a factor that hindered recrystallization. Therefore, if the resolidification of the molten zone is directed outward from the center, that is, if the liquid phase-solid phase boundary is convex toward the liquid phase side with respect to the solid phase, recrystallization and grain size increase can be achieved. It is effective for It was also confirmed that the liquid phase-solid phase boundary described above can be realized by selecting the beam shape on the sample.

本発明はこのような点に着目し、電子放射体か
ら放射された電子ビームを集束加速して試料上に
照射すると共に、該ビームと試料とを相対的に移
動せしめて試料をアニールする電子ビームアニー
ル装置において、上記試料上のビーム形状が少な
くとも1箇所外方に凹部を有するようビーム形状
を整形し、かつこの整形されたビームに対する試
料の運動方向が上記凹部の開放側に向かうように
したものである。
Focusing on these points, the present invention provides an electron beam that focuses and accelerates an electron beam emitted from an electron emitter, irradiates the sample onto the sample, and also moves the beam and the sample relatively to anneal the sample. In the annealing apparatus, the beam shape on the sample is shaped so that it has at least one concave portion outward, and the direction of movement of the sample with respect to the shaped beam is directed toward the open side of the concave portion. It is.

また本発明は、上記試料上のビーム強度が中心
部より外周部の方が強くなるようビーム強度を制
御したものである。
Further, in the present invention, the beam intensity on the sample is controlled so that the beam intensity on the sample is stronger at the outer periphery than at the center.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、電子ビームアニールによる試
料の液相−固相境界を固相に関し液相側に凸とす
ることができる。このため、試料として絶縁物上
の多結晶Si膜等を用いた場合、その溶融部の再固
化が中央部から外側に向かつて生じることにな
る。つまり、再固化部分に含まれる結晶粒界が溶
融部の外側に向つて伸びるため、単一の結晶のみ
が選択され、長大な単結晶膜を得ることができ
る。すなわち、多結晶Si等の半導体膜を電子ビー
ムアニールにより優れた特性の膜とすることがで
き、この半導体膜上に形成するデバイスの素子特
性向上をはかることが可能となる。
According to the present invention, the liquid phase-solid phase boundary of a sample formed by electron beam annealing can be made convex toward the liquid phase side with respect to the solid phase. Therefore, when a polycrystalline Si film or the like on an insulator is used as a sample, resolidification of the melted portion occurs from the center outward. That is, since the grain boundaries included in the resolidified portion extend toward the outside of the melted portion, only a single crystal is selected, and a long single-crystal film can be obtained. That is, a semiconductor film such as polycrystalline Si can be made into a film with excellent characteristics by electron beam annealing, and it is possible to improve the element characteristics of a device formed on this semiconductor film.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明の第1の実施例に係わる電子ビ
ームアニール装置を示す概略構成図である。図中
1はタングステンからなるカソード(電子放射
体)で、このカソード1は直径2〔mm〕の円柱体
の一部を中心軸に関し90゜扇形に切欠して形成さ
れている。また、カソード1はその中心軸を後述
する光学系の光軸と一致するよう配置され、上記
光軸を中心として回動せられるものとなつてい
る。カソード1の上部には直径0.5〔mm〕のタング
ステン線2がウエルドされ、カソード1の外周に
はカソード1を加熱するためのフイラメント3が
設けられている。また、図中4はカソード1から
放射される電子ビームを制御するためのウエネル
ト電極、5は上記電子ビームを加速するためのア
ノードであり、これらカソード1、フイラメント
3、ウエネルト電極4、及びアノード5等から電
子銃が構成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electron beam annealing apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a cathode (electron emitter) made of tungsten, and this cathode 1 is formed by cutting out a part of a cylindrical body with a diameter of 2 mm in a fan shape at 90 degrees with respect to the central axis. Further, the cathode 1 is arranged so that its central axis coincides with the optical axis of an optical system, which will be described later, and can be rotated about the optical axis. A tungsten wire 2 having a diameter of 0.5 mm is welded to the upper part of the cathode 1, and a filament 3 for heating the cathode 1 is provided around the outer periphery of the cathode 1. Further, in the figure, 4 is a Wehnelt electrode for controlling the electron beam emitted from the cathode 1, and 5 is an anode for accelerating the electron beam. An electron gun is constructed from these.

電子銃の下方には、電子ビームを集束するため
の電磁レンズ6,7、電子ビームを偏向するため
のx方向及びy方向の偏向板8,9がそれぞれ配
置されている。そして、電子銃から発射された電
子ビームは電磁レンズ6,7により試料面10上
に集束照射され、偏向板8,9により試料面10
上で走査されるものとなつている。ここで、試料
面10上に結像される電子ビームの形状は前記カ
ソード1の下端面(放射端面)と略同様であり、
第2図に示す如く円形像の1/4を扇形に切欠した
ものとなる。この整形されたビームは該ビームの
切欠部側方向(第2図中矢印A方向)に試料面1
0が相対的に移動するようA方向と逆方向に走査
されるものとなつている。なお、前記電磁レンズ
6,7等の設定により試料面10上のビームは回
転するが、この回転はカソード1を回動させるこ
とで補正されるものとなつている。
Below the electron gun, electromagnetic lenses 6 and 7 for focusing the electron beam and x- and y-direction deflection plates 8 and 9 for deflecting the electron beam are arranged, respectively. The electron beam emitted from the electron gun is focused and irradiated onto the sample surface 10 by electromagnetic lenses 6 and 7, and deflected by deflection plates 8 and 9.
It is designed to be scanned above. Here, the shape of the electron beam focused on the sample surface 10 is approximately the same as the lower end surface (radiation end surface) of the cathode 1,
As shown in Figure 2, 1/4 of the circular image is cut out into a fan shape. This shaped beam is directed toward the side of the notch of the beam (in the direction of arrow A in FIG. 2) toward the sample surface.
Scanning is performed in a direction opposite to the A direction so that 0 moves relatively. Note that although the beam on the sample surface 10 rotates due to the settings of the electromagnetic lenses 6, 7, etc., this rotation is corrected by rotating the cathode 1.

このように構成された本装置を用い、多結晶si
膜のアニールを行つたところ次のような結果が得
られた。まず、試料としては単結晶Siウエハをウ
エツト酸化し5000〔Å〕のSiO2膜を形成し、この
上に減圧CVD法で多結晶Si膜を5000〔Å〕堆積
し、さらにこの上に減圧CVD法でSiO2膜を1000
〔Å〕堆積したものを用いた。加速電圧は10
〔kV〕、ビーム電流は4〜7〔mA〕、試料上での
ビーム径は〜250゜〔μm〕あつた。上記の条件で
多結晶Si膜をアニール(ビーム走査1回)し、表
面のSiO2膜をエツチングして多結晶Si膜の結晶
粒成長を調べた。その結果、幅約100〔μm〕、長
さ数〔mm〕の単結晶薄膜が得られていることが判
明した。
Using this device configured in this way, polycrystalline Si
When the film was annealed, the following results were obtained. First, as a sample, a single crystal Si wafer was wet oxidized to form a SiO 2 film of 5000 [Å] thick, a polycrystalline Si film of 5000 [Å] thick was deposited on top of this by low pressure CVD, and then a low pressure CVD 1000 SiO 2 film by method
[Å] deposited material was used. Accelerating voltage is 10
[kV], the beam current was 4 to 7 [mA], and the beam diameter on the sample was ~250° [μm]. The polycrystalline Si film was annealed under the above conditions (one beam scan), the SiO 2 film on the surface was etched, and the crystal grain growth of the polycrystalline Si film was investigated. As a result, it was found that a single crystal thin film with a width of about 100 [μm] and a length of several [mm] was obtained.

一方、前記カソード1として直径2〔mm〕のタ
ングステン円柱を用い、すなわち従来装置を用い
上記と同一条件下で多結晶Si膜のアニールを行つ
たところ、結晶粒は高々数〔μm〕径であつた。
これは、円形電子ビームを走査するとき溶融池の
形状は円であり、直線走査により溶融帯の外側部
が中心部より早く固化する。そして、両側より粒
界が発生し内側に進むためである。これに対し本
実施例装置を用いた場合、溶融帯の中心部が外側
部より早く固化し、中心部より発生した粒界が両
側に進むため、前述したように大きな結晶粒が得
られ、かつ大きな単結晶薄膜が得られるのであ
る。
On the other hand, when a polycrystalline Si film was annealed under the same conditions as above using a conventional device using a tungsten cylinder with a diameter of 2 mm as the cathode 1, the crystal grains were at most several μm in diameter. Ta.
This is because when scanning with a circular electron beam, the shape of the molten pool is circular, and the outer part of the molten zone solidifies faster than the center part due to linear scanning. This is because grain boundaries are generated from both sides and proceed inward. On the other hand, when the device of this embodiment is used, the center of the molten zone solidifies faster than the outside, and the grain boundaries generated from the center advance to both sides, so large crystal grains can be obtained as described above. A large single crystal thin film can be obtained.

かくして本実施例方法によれば、SiO2膜等の
絶縁物上に堆積した多結晶Si膜をアニールするこ
とにより、その結晶粒増大及び再結晶化をはかり
得、優れた特性の膜とすることができる。したが
つて、この膜上に形成するMOSトランジスタ等
の半導体デバイスの素子特性向上をはかり得る。
また、従来装置に比してカソード1の形状を変え
るのみで容易に実現し得る等の効果を奏する。
Thus, according to the method of this embodiment, by annealing a polycrystalline Si film deposited on an insulator such as a SiO 2 film, it is possible to increase the crystal grains and recrystallize the film, resulting in a film with excellent properties. I can do it. Therefore, it is possible to improve the device characteristics of semiconductor devices such as MOS transistors formed on this film.
Further, compared to conventional devices, the present invention can be easily realized by simply changing the shape of the cathode 1.

第3図a,bは第2の実施例を説明するための
もので、同図aはカソード構成を示す斜視図、同
図bは試料上でのビーム形状を示す模式図であ
る。この実施例が先に説明した第1の実施例と異
なる点は、前記円柱の一部を切欠したカソード1
の代りにタングステン円柱体を2個用いるように
したことである。すなわち、本実施例装置のカソ
ード11は第3図aに示す如く直径1.5〔mm〕の2
個のタングステン円柱体11a,11bから構成
されている。なお、これらのタングステン円柱体
11a,11bは前記光軸を中心とし0.5〔μm)
離間して軸対称に配置されている。
Figures 3a and 3b are for explaining the second embodiment; Figure 3a is a perspective view showing the cathode configuration, and Figure 3b is a schematic diagram showing the beam shape on the sample. This embodiment differs from the first embodiment described above in that the cathode 1 has a part of the cylinder cut out.
Instead, two tungsten cylinders were used. That is, the cathode 11 of the device of this embodiment has a diameter of 1.5 [mm] as shown in Fig. 3a.
It is composed of tungsten cylindrical bodies 11a and 11b. Note that these tungsten cylinder bodies 11a and 11b have a diameter of 0.5 [μm] centered on the optical axis.
They are spaced apart and arranged axially symmetrically.

このような構成であれば、試料面10上に照射
される電子ビームの形状は第3図bに示す如く2
個の円の一部を重ねたものとなる。つまり、ビー
ムの対向する2箇所が外方に凹となつている。し
たがつて、試料面10が上記凹部の開口側(図中
B方向)に相対移動するような電子ビームを走査
すれば、先の第1の実施例と同様の効果が得られ
る。
With such a configuration, the shape of the electron beam irradiated onto the sample surface 10 is 2 as shown in FIG. 3b.
It is a superposition of parts of two circles. In other words, the two opposing parts of the beam are concave outward. Therefore, by scanning with an electron beam such that the sample surface 10 moves relatively toward the opening side of the recess (direction B in the figure), the same effect as in the first embodiment can be obtained.

ちなみに、この装置を用い多結晶Si膜をアニー
ルしたところ次のような結果が得られた。まず、
試料としては(100)Si単結晶基板上のSiO2膜に
<110>方向に幅3〔μm〕の溝を形成し、この上
に減圧CVD法で多結晶Si膜を7000〔Å〕堆積し、
さらにこの上に1500〔Å〕のSiO2膜を堆積したも
のを用いた。加速電圧、ビーム電流等の条件は先
の実施例と同様の条件とし、上記多結晶Si膜を走
査速度50〜150〔cm/sec〕でアニールした。その
結果、溝部でSi単結晶と接触した大部分から単結
晶膜がSiO2膜上に数〔mm〕もの長さに成長して
いることが判明した。これを従来装置で行つた場
合、単結晶膜は溝部から数10〔μm〕程度しか伸
びなかつた。
By the way, when a polycrystalline Si film was annealed using this device, the following results were obtained. first,
As a sample, a groove with a width of 3 [μm] was formed in the <110> direction on a SiO 2 film on a (100) Si single crystal substrate, and a polycrystalline Si film of 7000 [Å] thick was deposited on this by low-pressure CVD method. ,
Furthermore, a 1500 [Å] SiO 2 film was deposited on top of this. Conditions such as accelerating voltage and beam current were the same as in the previous example, and the polycrystalline Si film was annealed at a scanning speed of 50 to 150 [cm/sec]. As a result, it was found that a single crystal film had grown to a length of several millimeters on the SiO 2 film from most of the areas that were in contact with the Si single crystal in the groove. When this was done using a conventional device, the single crystal film could only extend from the groove by about 10 [μm].

第4図は第3の実施例を説明するためのもの
で、アパーチヤマスク形状を示す平面図である。
この実施例が先の第1の実施例と異なる点は、前
記カソード1の形状を規定する代りに、前記アノ
ード5と電磁レンズ6との間に第4図に示す如き
ダンベル状アパーチヤ12aを有するアパーチヤ
マスク12を配置したことにある。なお、この場
合カソード1としては従来と同様のタングステン
円柱体を用いた。
FIG. 4 is a plan view showing the shape of an aperture mask for explaining the third embodiment.
The difference between this embodiment and the first embodiment is that instead of defining the shape of the cathode 1, a dumbbell-shaped aperture 12a as shown in FIG. 4 is provided between the anode 5 and the electromagnetic lens 6. This is due to the arrangement of the aperture mask 12. In this case, a tungsten cylinder similar to the conventional one was used as the cathode 1.

このような構成であれば、試料面上でのビーム
形状では先の第2の実施例と略同様となる。した
がつて、先の第1の実施例と同様の効果が得られ
る。
With such a configuration, the beam shape on the sample surface will be approximately the same as in the second embodiment. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

第5図a,bは第4の実施例を説明するための
もので、同図aはカソード形状を示す斜視図、同
図bは試料面上でのビーム形状を示す模式図であ
る。この実施例が先の第1の実施例と異なる点は
前記カソード1の形状を第5図aに示す如く円筒
形にしたことにある。すなわち、カソード1は直
径2〔mm〕のタングステン円柱体の軸心に直径0.7
〔mm〕の孔を穿設して形成されている。
Figures 5a and 5b are for explaining the fourth embodiment; Figure 5a is a perspective view showing the cathode shape, and Figure 5b is a schematic diagram showing the beam shape on the sample surface. This embodiment differs from the first embodiment in that the cathode 1 has a cylindrical shape as shown in FIG. 5a. That is, the cathode 1 has a diameter of 0.7 mm at the axis of a tungsten cylinder with a diameter of 2 mm.
It is formed by drilling a [mm] hole.

このような構成であれば、試料面10上に照射
される電子ビームの形状は第5図bに示す如くド
ーナツ形となる。つまり、試料面10上でのビー
ム強度が内側より外周側の方が強いものとなる。
このドーナツ形ビームを一方向に走査した場合、
走査領域の中心付近では最初に加熱された部分が
ビーム中心のビームの無い若しくは希薄な部分で
冷却され再び加熱されることになり、その結果と
して外側に比べ内側の方が平均的な加熱量が少な
くなる。このため、先の第1の実施例と同様に中
心部から発生した結晶粒が両側に成長することに
なる。
With such a configuration, the shape of the electron beam irradiated onto the sample surface 10 will be donut-shaped as shown in FIG. 5b. In other words, the beam intensity on the sample surface 10 is stronger on the outer circumferential side than on the inner side.
When this donut-shaped beam is scanned in one direction,
Near the center of the scanning area, the initially heated area will be cooled and heated again in the beamless or sparse area at the center of the beam, and as a result, the average amount of heating will be greater on the inside than on the outside. It becomes less. Therefore, as in the first embodiment, crystal grains generated from the center grow on both sides.

したがつて、本実施例によつても、先の第1の
実施例と同様な効果が得られる。また、ビームの
走査方向がビーム形状に規定されないので、前記
カソード1を回転させるための回転機構等が不要
になり、構成の簡略化をはかり得ると云う利点も
ある。
Therefore, this embodiment also provides the same effects as the first embodiment. Further, since the scanning direction of the beam is not defined by the beam shape, there is no need for a rotation mechanism or the like for rotating the cathode 1, and there is an advantage that the configuration can be simplified.

なお、本発明は上述した各実施例に限定される
ものではない。例えば、前記第1の実施例におい
て電子放射体の形状はその放射端面が少なくとも
1箇所外方に凹なる部分を有するものであればよ
い。さらに、第3の実施例においてアパーチヤマ
スクの配置位置やアパーチヤ形状等は、仕様に応
じて適宜変更することができる。また、第4の実
施例において電子放射体の形状は必ずしも円筒に
限るものではなく、第6図aに示す如く円柱体の
放射端面側から適当な深さその軸心を中心とする
円形の穴を形成したものであつてもよい。つま
り、放射端面形状がドーナツ形のものであればよ
い。さらに、電子放射体として第6図bに示す如
きタングステン棒21の外周にThO2等の電子放
射率の高い部材22を塗布したものを用いること
も可能である。また、電子放射体の材料はタング
ステンやTiO2等に限るものではなく、仕様に応
じて適宜変更できるのも勿論のことである。ま
た、前記電子ビームを偏向走査する代りに、試料
を移動するようにしてもよい。さらに、試料とし
ては多結晶Siの他に各種の半導体膜に適用するこ
とが可能である。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, in the first embodiment, the electron emitter may have any shape as long as its emission end face has at least one outwardly concave portion. Furthermore, in the third embodiment, the arrangement position of the aperture mask, the shape of the aperture, etc. can be changed as appropriate according to specifications. In addition, in the fourth embodiment, the shape of the electron emitter is not necessarily limited to a cylinder, but a circular hole centered at the axis of the cylinder at an appropriate depth from the radiation end surface side as shown in FIG. 6a. It may be formed by In other words, it suffices if the radiation end face shape is donut-shaped. Furthermore, it is also possible to use, as the electron emitter, a tungsten rod 21 as shown in FIG. 6b whose outer periphery is coated with a material 22 having a high electron emissivity such as ThO 2 . Furthermore, the material of the electron emitter is not limited to tungsten, TiO2, etc., and can of course be changed as appropriate according to specifications. Furthermore, instead of deflecting and scanning the electron beam, the sample may be moved. Furthermore, the present invention can be applied to various semiconductor films in addition to polycrystalline Si as a sample. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係わる電子ビ
ームアニール装置を示す概略構成図、第2図は上
記実施例の作用を説明するためのものでビーム形
状を示す模式図、第3図a,bは第2の実施例を
説明するためのもので第3図aは電子放射体形状
を示す斜視図、第3図bはビーム形状を示す模式
図、第4図は第3の実施例を説明するためのもの
でアパーチヤマスク形状を示す平面図、第5図
a,bは第4の実施例を説明するためのもので第
5図aは電子放射体形状を示す斜視図、第5図b
はビーム形状を示す模式図、第6図a,bは変形
例を説明するためのものでそれぞれ電子放射体形
状を示す斜視図である。 1……カソード(電子放射体)、2……タング
ステン線、3……フイラメント、4……ウエネル
ト電極、5……アノード、6,7……電磁レン
ズ、8,9……偏向板、10……試料面、11
a,11b……タングステン円柱体、12……ア
パーチヤマスク。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electron beam annealing apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the beam shape for explaining the operation of the above embodiment, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the beam shape. Figures a and b are for explaining the second embodiment, Figure 3 a is a perspective view showing the shape of the electron emitter, Figure 3 b is a schematic diagram showing the beam shape, and Figure 4 is the third embodiment. Figures 5a and 5b are for explaining the fourth embodiment, and Figure 5a is a perspective view showing the shape of the electron emitter; Figure 5b
6 is a schematic diagram showing the beam shape, and FIGS. 6a and 6b are perspective views showing the shape of the electron emitter, respectively, for explaining a modified example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Cathode (electron emitter), 2... Tungsten wire, 3... Filament, 4... Wehnelt electrode, 5... Anode, 6, 7... Electromagnetic lens, 8, 9... Deflection plate, 10... ...sample surface, 11
a, 11b...Tungsten cylindrical body, 12...Aperture mask.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電子放射体から放射された電子ビームを集束
加速して試料上に照射する手段と、上記試料上の
ビーム形状が少なくとも1箇所外方に凹なる部分
を有するようビーム形状を整形する手段と、上記
整形されたビームに対する前記試料の運動方向が
該ビームの凹部の開放側に向かうよう上記試料及
びビームを相対的に移動せしめる手段とを具備し
てなることを特徴とする電子ビームアニール装
置。 2 前記ビーム形状を整形する手段は、前記電子
放射体として、その放射端面形状が少なくとも1
箇所外方に凹なる部分を有するものを用いたこと
である特許請求の範囲第1項記載の電子ビームア
ニール装置。 3 前記ビーム形状を整形する手段は、前記電子
放射体として、円形若しくは多角形の放射端面を
有する2個の電子放射体を用い、これらの電子放
射体を光軸に対して対称に、かつ離間して配置し
たことである特許請求の範囲第1項記載の電子ビ
ームアニール装置。 4 前記電子放射体は、光軸を中心として回動自
在に設けられたものである特許請求の範囲第2項
又は第3項記載の電子ビームアニール装置。 5 前記ビーム形状を整形する手段は、前記電子
ビームの通路上に該ビームの形状を規定するアパ
ーチヤマスクを設け、かつこのアパーチヤマスク
のアパーチヤ形状が少なくとも1箇所外方に凹な
る部分を有するようにしたことである特許請求の
範囲第1項記載の電子ビームアニール装置。 6 前記アパーチヤマスクは、ダンベル状のアパ
ーチヤを有するものである特許請求の範囲第5項
記載の電子ビームアニール装置。 7 電子放射体から放射された電子ビームを集束
加速して試料上に照射する手段と、上記試料上の
ビーム強度が中心部より外周部の方が強くなるよ
うビーム強度を制御する手段と、上記制御された
ビーム及び試料を相対的に移動せしめる手段とを
具備してなることを特徴とする電子ビームアニー
ル装置。 8 前記ビーム強度を制御する手段は、前記電子
放射体として、円筒状のものを用いることである
特許請求の範囲第7項記載の電子ビームアニール
装置。 9 前記ビーム強度を制御する手段は、前記電子
放射体として、その放射端面における電子放射率
が中心部より外周部の方が高いものを用いたこと
である特許請求の範囲第7項記載の電子ビームア
ニール装置。 10 前記電子放射体は、円柱状の第1の電子放
射体の外周部に該電子放射体より電子放射率の高
い第2の電子放射体を塗布したものである特許請
求の範囲第9項記載の電子ビームアニール装置。
[Scope of Claims] 1. A means for focusing and accelerating an electron beam emitted from an electron emitter and irradiating it onto a sample, and a beam shape such that the beam shape on the sample has at least one outwardly concave portion. and means for relatively moving the sample and the beam so that the direction of movement of the sample with respect to the shaped beam is toward the open side of the recess of the beam. Electron beam annealing equipment. 2. The means for shaping the beam shape is such that the electron emitter has a radiation end face shape of at least 1.
The electron beam annealing apparatus according to claim 1, wherein an electron beam annealing apparatus is used that has a concave portion outwardly. 3. The means for shaping the beam shape uses two electron radiators having circular or polygonal radiation end faces as the electron radiators, and arranges these electron radiators symmetrically with respect to the optical axis and spaced apart from each other. An electron beam annealing apparatus according to claim 1, wherein the electron beam annealing apparatus is arranged as follows. 4. The electron beam annealing apparatus according to claim 2 or 3, wherein the electron emitter is rotatably provided around an optical axis. 5. The means for shaping the beam shape is provided with an aperture mask on the path of the electron beam that defines the shape of the beam, and the aperture shape of the aperture mask has at least one portion that is concave outward. An electron beam annealing apparatus according to claim 1, wherein the electron beam annealing apparatus is configured as follows. 6. The electron beam annealing apparatus according to claim 5, wherein the aperture mask has a dumbbell-shaped aperture. 7 means for focusing and accelerating the electron beam emitted from the electron emitter and irradiating it onto the sample; means for controlling the beam intensity on the sample so that it is stronger at the outer periphery than at the center; An electron beam annealing apparatus comprising a controlled beam and means for relatively moving a sample. 8. The electron beam annealing apparatus according to claim 7, wherein the means for controlling the beam intensity is to use a cylindrical object as the electron emitter. 9. The electron emitter according to claim 7, wherein the means for controlling the beam intensity is to use, as the electron emitter, an electron emissivity at a radiation end face of which is higher at the outer circumference than at the center. Beam annealing equipment. 10. Claim 9, wherein the electron emitter is a cylindrical first electron emitter with a second electron emitter having a higher electron emissivity applied to the outer circumference of the first electron emitter. electron beam annealing equipment.
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