JPH0132628B2 - - Google Patents
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- JPH0132628B2 JPH0132628B2 JP58162036A JP16203683A JPH0132628B2 JP H0132628 B2 JPH0132628 B2 JP H0132628B2 JP 58162036 A JP58162036 A JP 58162036A JP 16203683 A JP16203683 A JP 16203683A JP H0132628 B2 JPH0132628 B2 JP H0132628B2
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- JP
- Japan
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- electron beam
- deflection plate
- auxiliary deflection
- annealing
- sample
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
Landscapes
- 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に係わり、
特にビーム形状の改良をはかつた電子ビームアニ
ール装置に関する。
特にビーム形状の改良をはかつた電子ビームアニ
ール装置に関する。
近年、試料上に電子ビームを照射し、該ビーム
をＸ、Ｙ方向に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、
この装置を用い絶縁膜上のシリコン層に素子を形
成する、所謂SOI（Silicon films On Insulator）
技術が注目されている。SOI技術では、シリコン
単結晶基板上にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜
等の絶縁膜を介して多結晶若しくは非晶質のシリ
コン膜を堆積し、これを電子ビームアニールによ
り溶融・再凝固させることによつて、シリコン結
晶層を成長させている。そして、このシリコン結
晶層に素子形成工程を施すようにしている。
をＸ、Ｙ方向に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、
この装置を用い絶縁膜上のシリコン層に素子を形
成する、所謂SOI（Silicon films On Insulator）
技術が注目されている。SOI技術では、シリコン
単結晶基板上にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜
等の絶縁膜を介して多結晶若しくは非晶質のシリ
コン膜を堆積し、これを電子ビームアニールによ
り溶融・再凝固させることによつて、シリコン結
晶層を成長させている。そして、このシリコン結
晶層に素子形成工程を施すようにしている。
しかしながら、電子ビームを用いてシリコン膜
をアニールする際には次のような問題があり、良
質のシリコン結晶層を成長させることは困難であ
つた。すなわち、電子ビームの形状は通常円形で
あり、その動径方向の強度分布はガウス分布であ
る。ガウス分布型の電子ビームを試料上で走査し
た場合、試料表面上のビーム照射部の温度分布も
必然的にガウス分布となり、その中心部が周辺部
よりも高い温度となる。このため、シリコン膜を
再凝固させる際に、周辺部が先に凝固し中心部に
向つて結晶化が進む。ビーム走査方向から見る
と、両側の周辺部から中心に向つて結晶成長する
ことになり、したがつて必然的に結晶粒界が発生
し全面を単結晶化することは極めて困難であつ
た。
をアニールする際には次のような問題があり、良
質のシリコン結晶層を成長させることは困難であ
つた。すなわち、電子ビームの形状は通常円形で
あり、その動径方向の強度分布はガウス分布であ
る。ガウス分布型の電子ビームを試料上で走査し
た場合、試料表面上のビーム照射部の温度分布も
必然的にガウス分布となり、その中心部が周辺部
よりも高い温度となる。このため、シリコン膜を
再凝固させる際に、周辺部が先に凝固し中心部に
向つて結晶化が進む。ビーム走査方向から見る
と、両側の周辺部から中心に向つて結晶成長する
ことになり、したがつて必然的に結晶粒界が発生
し全面を単結晶化することは極めて困難であつ
た。
本発明の目的は、電子ビームアニールによる単
結晶層の成長を容易化することができ、絶縁膜上
半導体層の結晶特性の大幅な向上をはかり得る電
子ビームアニール装置を提供することにある。
結晶層の成長を容易化することができ、絶縁膜上
半導体層の結晶特性の大幅な向上をはかり得る電
子ビームアニール装置を提供することにある。
本発明の骨子は、試料上に照射される電子ビー
ムの形状を改良し、中心部から両側部への結晶化
を可能とすることにある。すなわち、ビーム形状
を第１図に示す如く弓形とし、このビームを凸側
方向に走査することにある。なお、第１図中Ｐは
弓形ビーム照射による溶融部、Ｑは単結晶部、Ｒ
は多結晶部を示している。
ムの形状を改良し、中心部から両側部への結晶化
を可能とすることにある。すなわち、ビーム形状
を第１図に示す如く弓形とし、このビームを凸側
方向に走査することにある。なお、第１図中Ｐは
弓形ビーム照射による溶融部、Ｑは単結晶部、Ｒ
は多結晶部を示している。
前述した如く、結晶核発生が溶融部の両側部か
ら生じて中心部へ向かうのは、ビームの形状が円
形で、その強度分布がガウス分布であるからであ
る。ビームの形状を第１図に示す如き弓形とした
場合、ビームが通り過ぎる時点におけるビーム照
射部でのビーム強度分布（第１図中一点鎖線Ａに
おける強度分布）は、第２図に示す如く中心部よ
りも両側部の方が高い温度の所謂ダブル・マキシ
マム型となる。この場合、アニール中の結晶成長
は、溶融部の中心から結晶核発生が起こり両側部
に向かうことになる。これにより、結晶粒界の発
生を抑止することができ、単結晶の成長を容易化
することが可能である。すなわち、ビームの形状
を第１図に示す如く弓形にできれば、単結晶の成
長を容易に実現することができることになる。
ら生じて中心部へ向かうのは、ビームの形状が円
形で、その強度分布がガウス分布であるからであ
る。ビームの形状を第１図に示す如き弓形とした
場合、ビームが通り過ぎる時点におけるビーム照
射部でのビーム強度分布（第１図中一点鎖線Ａに
おける強度分布）は、第２図に示す如く中心部よ
りも両側部の方が高い温度の所謂ダブル・マキシ
マム型となる。この場合、アニール中の結晶成長
は、溶融部の中心から結晶核発生が起こり両側部
に向かうことになる。これにより、結晶粒界の発
生を抑止することができ、単結晶の成長を容易化
することが可能である。すなわち、ビームの形状
を第１図に示す如く弓形にできれば、単結晶の成
長を容易に実現することができることになる。
本発明はこのような点に着目し、電子銃から放
射された電子ビームを集束すると共に試料上で走
査し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、ビームを試料の全域に亘りＸ方向及
びＹ方向に走査する主偏向系とは別に、ビームを
Ｙ方向に高速往復偏向するＹ方向補助偏向板と、
所定の直流電圧の印加によりビームをＸ方向に一
定偏向するＸ方向補助偏向板とを設け、かつ上記
Ｘ方向偏向板の少なくとも一方を、光軸と直交す
る面における断面が弓形形状をなすようにしたも
のである。
射された電子ビームを集束すると共に試料上で走
査し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、ビームを試料の全域に亘りＸ方向及
びＹ方向に走査する主偏向系とは別に、ビームを
Ｙ方向に高速往復偏向するＹ方向補助偏向板と、
所定の直流電圧の印加によりビームをＸ方向に一
定偏向するＸ方向補助偏向板とを設け、かつ上記
Ｘ方向偏向板の少なくとも一方を、光軸と直交す
る面における断面が弓形形状をなすようにしたも
のである。
本発明によれば、Ｘ方向及びＹ方向の補助偏向
板の作用により、電子ビームを弓形形状に整形す
ることができる。したがつて、上記ビームを主偏
向系によりその凸側方向に走査することにより、
前記第２図に示す如き温度分布を実現できる。こ
れにより、溶融部の中心部から結晶核が発生し、
中心部から両側部に向つて結晶成長が進むことに
なる。このため、結晶粒界の発生を防止すること
ができ、単結晶の成長を極めて容易に行うことが
できる。
板の作用により、電子ビームを弓形形状に整形す
ることができる。したがつて、上記ビームを主偏
向系によりその凸側方向に走査することにより、
前記第２図に示す如き温度分布を実現できる。こ
れにより、溶融部の中心部から結晶核が発生し、
中心部から両側部に向つて結晶成長が進むことに
なる。このため、結晶粒界の発生を防止すること
ができ、単結晶の成長を極めて容易に行うことが
できる。
第３図は本発明の一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
電子銃で、この電子銃１から放射された電子ビー
ムは、対物レンズ２により集束されて試料３上に
照射されると共に、走査コイル（主偏向系）４に
より試料３上で走査される。走査コイル４は、実
際にはビームをＸ方向（紙面左右方向）に偏向す
るＸ方向偏向コイルと、ビームをＹ方向に偏向す
るＹ方向偏向コイルとから構成されている。ま
た、レンズ２の主面にはアパーチヤ５が配置さ
れ、電子銃１とレンズ２との間にはビームをON
−OFFするためのブランキング電極６が配置さ
れている。
アニール装置を示す概略構成図である。図中１は
電子銃で、この電子銃１から放射された電子ビー
ムは、対物レンズ２により集束されて試料３上に
照射されると共に、走査コイル（主偏向系）４に
より試料３上で走査される。走査コイル４は、実
際にはビームをＸ方向（紙面左右方向）に偏向す
るＸ方向偏向コイルと、ビームをＹ方向に偏向す
るＹ方向偏向コイルとから構成されている。ま
た、レンズ２の主面にはアパーチヤ５が配置さ
れ、電子銃１とレンズ２との間にはビームをON
−OFFするためのブランキング電極６が配置さ
れている。
ここまでの構成は通常の電子ビームアニール装
置と同様であり、本実施例がこれと異なる点は前
記レンズ２と走査コイル４との間に２つの偏向器
１０を設けたことにある。すなわち、偏向器１０
は第４図に示す如くＹ方向に対向配置された一対
のＹ方向補助偏向板１１及びＸ方向に対向配置さ
れたＸ方向補助偏向板１２から構成されている。
Ｙ方向補助偏向板１１は、２枚の平板１１ａ，１
１ｂからなるもので、平行１１ａ，１１ｂ間には
高周波電圧が印加される。これにより、ビームは
Ｙ方向に高速往復偏向されるものとなつている。
また、Ｘ方向補助偏向板１２は２枚の湾曲した板
体１２ａ，１２ｂを線対称に配置してなるもの
で、板体１２ａ，１２ｂ間には一定の直流電圧が
印加される。これにより、ビームはＸ方向に一定
偏向されるものとなつている。
置と同様であり、本実施例がこれと異なる点は前
記レンズ２と走査コイル４との間に２つの偏向器
１０を設けたことにある。すなわち、偏向器１０
は第４図に示す如くＹ方向に対向配置された一対
のＹ方向補助偏向板１１及びＸ方向に対向配置さ
れたＸ方向補助偏向板１２から構成されている。
Ｙ方向補助偏向板１１は、２枚の平板１１ａ，１
１ｂからなるもので、平行１１ａ，１１ｂ間には
高周波電圧が印加される。これにより、ビームは
Ｙ方向に高速往復偏向されるものとなつている。
また、Ｘ方向補助偏向板１２は２枚の湾曲した板
体１２ａ，１２ｂを線対称に配置してなるもの
で、板体１２ａ，１２ｂ間には一定の直流電圧が
印加される。これにより、ビームはＸ方向に一定
偏向されるものとなつている。
上記構成の装置において、Ｙ方向補助偏向板１
１に高周波電圧を印加すると、偏向板１１により
電子ビームは第５図ａに示す如くＹ方向に高速偏
向される。これと同時にＸ方向補助偏向板１２に
一定の直流電圧を印加すると、Ｙ方向位置におけ
るＸ方向電界の異なりにより、電子ビームは第５
図ｂに示す如く外側部よりも中心部の方で大きな
偏向を受ける。その結果、ビームの形状は等価的
に弓形となり、前記第１図に示す如き形状が得ら
れる。
１に高周波電圧を印加すると、偏向板１１により
電子ビームは第５図ａに示す如くＹ方向に高速偏
向される。これと同時にＸ方向補助偏向板１２に
一定の直流電圧を印加すると、Ｙ方向位置におけ
るＸ方向電界の異なりにより、電子ビームは第５
図ｂに示す如く外側部よりも中心部の方で大きな
偏向を受ける。その結果、ビームの形状は等価的
に弓形となり、前記第１図に示す如き形状が得ら
れる。
本発明者等の実験によれば、偏向板１１に印加
する高周波電圧として周波数１〔ＭHz〕、波高値
200〔Ｖ〕の３角波を選び、偏向板１２に印加する
直流電圧を30〔Ｖ〕に固定したところ、照射ビー
ムの形状は前記試料３上で振幅４〔mm〕の弓形と
なり、弓形の中心と両端とのＸ方向位置ずれは
0.5〔mm〕となつた。また、このときの電子ビーム
の加速電圧は10〔kV〕、ビーム電流は4.3〔ｍＡ〕
であつた。
する高周波電圧として周波数１〔ＭHz〕、波高値
200〔Ｖ〕の３角波を選び、偏向板１２に印加する
直流電圧を30〔Ｖ〕に固定したところ、照射ビー
ムの形状は前記試料３上で振幅４〔mm〕の弓形と
なり、弓形の中心と両端とのＸ方向位置ずれは
0.5〔mm〕となつた。また、このときの電子ビーム
の加速電圧は10〔kV〕、ビーム電流は4.3〔ｍＡ〕
であつた。
また、上記形成された弓形の電子ビームを用
い、Ｘ方向走査速度５〔mm／sec〕で多結晶シリコ
ン層の単結晶化実験を行つた。試料は、厚さ１
〔μｍ〕の２酸化シリコン膜上にCVD法を用いて
厚さ0.6〔μｍ〕の多結晶シリコン膜を堆積したも
のである。その結果、アニール後のシリコン層に
は幅約3.5〔μｍ〕、長さ15〔mm〕の単結晶領域の成
長が確認された。この実験からも、弓形に整形し
た電子ビームによるアニールの有用性が明らかで
ある。
い、Ｘ方向走査速度５〔mm／sec〕で多結晶シリコ
ン層の単結晶化実験を行つた。試料は、厚さ１
〔μｍ〕の２酸化シリコン膜上にCVD法を用いて
厚さ0.6〔μｍ〕の多結晶シリコン膜を堆積したも
のである。その結果、アニール後のシリコン層に
は幅約3.5〔μｍ〕、長さ15〔mm〕の単結晶領域の成
長が確認された。この実験からも、弓形に整形し
た電子ビームによるアニールの有用性が明らかで
ある。
このように本装置によれば、Ｙ方向補助偏向板
１１及びＸ方向補助偏向板１２の作用により弓形
形状の電子ビームを形成することができ、このビ
ームの走査によりシリコン層の単結晶化を効果的
に行うことができる。また、アパーチヤマスク等
を用いてビームを整形するものと異なり、ビーム
全体を利用しているので、アニール効率が高い等
の利点がある。さらに、弓形ビームの曲率は、偏
向板１２を構成する板体１２ａ，１２ｂの曲率に
より容易に制御することができる。
１１及びＸ方向補助偏向板１２の作用により弓形
形状の電子ビームを形成することができ、このビ
ームの走査によりシリコン層の単結晶化を効果的
に行うことができる。また、アパーチヤマスク等
を用いてビームを整形するものと異なり、ビーム
全体を利用しているので、アニール効率が高い等
の利点がある。さらに、弓形ビームの曲率は、偏
向板１２を構成する板体１２ａ，１２ｂの曲率に
より容易に制御することができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記Ｘ方向補助偏向板１２
は、その板体１２ａ，１２ｂの湾曲方向を第６図
ａに示す如く実施例と逆にしたものであつてもよ
い。また、必ずしも２枚の板体１２ａ，１２ｂを
湾曲させる必要はなく、第６図ｂに示す如く一方
の板体１２ａのみを湾曲させたものであつてもよ
い。さらに、より急峻なビーム形状を得る場合、
第６図ｃに示す如く板体１２ａを「く」の字形に
屈曲させたものとすればよい。また、Ｙ方向補助
偏向板１１に印加する高周波電圧として、３角波
の代りに正弦波や矩形波にCR時定数を加えてな
まらせたもの等を用い、中心部と周辺部との温度
分布を制御することができる。第７図は正弦波を
用いた場合のビーム投影面上でのシリコン層の溶
融状態を模式的に示したものである。この場合、
周辺部での加熱効果が中心部のそれよりも大きく
なり、結晶成長により好ましいものとなる。ま
た、Ｙ方向及びＸ方向の補助偏向板１１，１２を
配置する位置として、前記第１図中破線に示す如
くレンズ２と試料３との間を選んでもよい。
のではない。例えば、前記Ｘ方向補助偏向板１２
は、その板体１２ａ，１２ｂの湾曲方向を第６図
ａに示す如く実施例と逆にしたものであつてもよ
い。また、必ずしも２枚の板体１２ａ，１２ｂを
湾曲させる必要はなく、第６図ｂに示す如く一方
の板体１２ａのみを湾曲させたものであつてもよ
い。さらに、より急峻なビーム形状を得る場合、
第６図ｃに示す如く板体１２ａを「く」の字形に
屈曲させたものとすればよい。また、Ｙ方向補助
偏向板１１に印加する高周波電圧として、３角波
の代りに正弦波や矩形波にCR時定数を加えてな
まらせたもの等を用い、中心部と周辺部との温度
分布を制御することができる。第７図は正弦波を
用いた場合のビーム投影面上でのシリコン層の溶
融状態を模式的に示したものである。この場合、
周辺部での加熱効果が中心部のそれよりも大きく
なり、結晶成長により好ましいものとなる。ま
た、Ｙ方向及びＸ方向の補助偏向板１１，１２を
配置する位置として、前記第１図中破線に示す如
くレンズ２と試料３との間を選んでもよい。
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。
種々変形して実施することができる。
第１図及び第２図は本発明の概要を説明するた
めのもので第１図は弓形ビームによるアニール工
程を示す模式図、第２図は弓形ビーム照射による
ウエハ表面温度分布を示す特性図、第３図は本発
明の一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４図は上記装置の要部構成を
示す斜視図、第５図は上記装置の作用を説明する
ための模式図、第６図及び第７図はそれぞれ変形
例を説明するための模式図である。 １……電子銃、２……対物レンズ（レンズ系）、
３……試料、４……走査コイル（主偏向系）、１
１……Ｙ方向補助偏向板、１１ａ，１１ｂ，１２
ａ，１２ｂ……板体、１２……Ｘ方向補助偏向
板。
めのもので第１図は弓形ビームによるアニール工
程を示す模式図、第２図は弓形ビーム照射による
ウエハ表面温度分布を示す特性図、第３図は本発
明の一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４図は上記装置の要部構成を
示す斜視図、第５図は上記装置の作用を説明する
ための模式図、第６図及び第７図はそれぞれ変形
例を説明するための模式図である。 １……電子銃、２……対物レンズ（レンズ系）、
３……試料、４……走査コイル（主偏向系）、１
１……Ｙ方向補助偏向板、１１ａ，１１ｂ，１２
ａ，１２ｂ……板体、１２……Ｘ方向補助偏向
板。
Claims (1)
- １ 電子銃から放射された電子ビームを集束制御
するレンズ系と、上記ビームを被アニール試料上
でＸ方向及びＹ方向に偏向走査する主偏向系と、
上記ビームをＹ方向に高速往復偏向するＹ方向補
助偏向板と、所定の直流電圧が印加され上記ビー
ムをＸ方向に一定偏向するＸ方向補助偏向板とを
具備し、上記Ｘ方向補助偏向板はその少なくとも
一方が光軸と直交する面における断面で弓形形状
をなすものであることを特徴とする電子ビームア
ニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58162036A JPS6054154A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 電子ビ−ムアニ−ル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58162036A JPS6054154A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 電子ビ−ムアニ−ル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054154A JPS6054154A (ja) | 1985-03-28 |
| JPH0132628B2 true JPH0132628B2 (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=15746857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58162036A Granted JPS6054154A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | 電子ビ−ムアニ−ル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054154A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0531813U (ja) * | 1991-10-09 | 1993-04-27 | 豊和工業株式会社 | 偏心チヤツク |
-
1983
- 1983-09-05 JP JP58162036A patent/JPS6054154A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6054154A (ja) | 1985-03-28 |
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