JPH0427688B2 - - Google Patents
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- JPH0427688B2 JPH0427688B2 JP58097961A JP9796183A JPH0427688B2 JP H0427688 B2 JPH0427688 B2 JP H0427688B2 JP 58097961 A JP58097961 A JP 58097961A JP 9796183 A JP9796183 A JP 9796183A JP H0427688 B2 JPH0427688 B2 JP H0427688B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- vacuum
- degree
- gas
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2921—Materials being crystalline insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/38—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
- H10P14/3802—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H10P14/3818—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using particle beams
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
本発明は、電子ビームアニール方法に関するも
のである。 SOI（Semiconductor on Insulator）構造を用
いて３次元集積回路を形成する場合、SOIの形成
手段としては、電子ビームを用いる方法が有望と
考えられる。SOIの形成手段としては、他に、レ
ーザビーム、ストリツプヒーターおよびランプを
用いる方法が現在まで検討されているが、３次元
集積回路を形成する観点からすると、下部デバ
イスへの熱による影響が少ないこと（加熱時間
は、数10msec以下）SOI形成時、結晶成長の
重ね合せがないこと（SOI形成時の成長の幅がチ
ツプサイズ程度あること）の条件は少なくとも満
足することが必要と考えられる。の条件を満足
する形成手段としては、電子ビームあるいはレー
ザビームを用いる方法である。しかし、このうち
レーザビームを用いた場合、現在の所最大出力は
約20W程度でビーム径は最大でも約100μmであ
り、大面積のSOIを形成する場合にはビームの重
ね合せが必要となる。この時ビームの重ね合せを
行なうと、重ね合せ部に粒界が生じ、大面積にわ
たり単結晶のSOIを形成することは困難での条
件を満足していない。一方電子ビームを用いる
と、大面積かつ大出力のビームを取り出すことが
可能でチツプサイズ程度の領域を一度に処理でき
る。このような点から考えると現在の所の条
件を満足する方法としては電子ビームを用いる方
法であると考えられる。 電子ビームを用いて半導体の加熱処理を行なう
場合のパラメータとしては、パワー密度、走査速
度、基板温度が考えられる。このうち、ビームの
走査に関しては、電磁コイルを用いた場合数％程
度の安定性が得られ、また基板温度に関しても、
500℃以上の高温の場合には輻射による加熱で良
く500℃以下の場合には、ガリウムやインジユウ
ム等の低融点金属を半導体裏面に付着させる事に
より、面内の温度の均一化が可能であり、これら
のパラメータは、特に、大きな問題とはなつてい
ない。それに対し、パワー密度を再現性良く制御
することが現在大きな問題となつている。パワー
密度は、 （加速電圧）×（ビーム電流）／（ビームの面
積） により求まる。加速電圧及びビーム電流に関して
は、その安定性が、数％以下であるため、特に大
きな問題が現在の所生じていない。しかし、ビー
ムの面積が大幅に変化し、パワー密度に再現性が
ないという非常に大きな問題がある。 本発明の目的は、上述の如き従来法の欠点を改
善し、電子ビームのパワー密度を再現性良く制御
する方法を提供することである。 本発明は、電子ビームアニールを行なう場合ア
ルゴンガス等の不活性ガスあるいは窒素ガスのう
ちの少なくとも一種類のガスを電子ビームアニー
ル装置の真空室内に導入し電子ビームの通過径路
内の真空度を一定に保つことを特徴とするもので
ある。 本発明によれば電子ビームによる試料の加熱処
理を行なう場合、再現性良く電子ビームのパワー
密度を制御でき加熱処理が容易になる。さらにま
た、ガスを導入し真空度を悪くすることにより、
ビームを小さくしぼれることが分かりビーム径の
小さい電子ビームを用いて、部分的に加熱処理を
行なうような場合には、真空度を悪くして用いれ
ば良いことが分かる。 以下、実施例をもとにより詳細な説明を行な
う。まず初めに、スポツト状の電子ビームを用い
た半導体の処理の場合について述べる。用いた電
子ビームの加速器の性能は、加速電圧20kV、ビ
ーム電流最大で500μAであり、基板はサーマルコ
ンパウンドを用い水冷された銅ホルダー上に固定
した。ビーム径はフアラデーゲージを用いて、直
交する２軸方向の径を求めた。電子ビームはガウ
ス分布をしておりビーム径としては、電子ビーム
の強度が１／ｅになる幅として求めた。この様な
装置を用いて、レンズを変えビーム径を変化さ
せ、また、ビーム電流を変化させ、所定のパワー
密度を決めた。その後、半導体へ電子ビームを照
射して加熱処理を行ない、試料を交換後、再度同
一条件で加熱処理を行なつた所、試料の加熱され
方が非常に異なつており、前者では、試料は溶融
していなかつたものの、後者では溶融してしまつ
た。その原因を調べた所、ビーム径が真空度に応
じて、非常に変化していた。その結果の一例を次
の表に示す。
のである。 SOI（Semiconductor on Insulator）構造を用
いて３次元集積回路を形成する場合、SOIの形成
手段としては、電子ビームを用いる方法が有望と
考えられる。SOIの形成手段としては、他に、レ
ーザビーム、ストリツプヒーターおよびランプを
用いる方法が現在まで検討されているが、３次元
集積回路を形成する観点からすると、下部デバ
イスへの熱による影響が少ないこと（加熱時間
は、数10msec以下）SOI形成時、結晶成長の
重ね合せがないこと（SOI形成時の成長の幅がチ
ツプサイズ程度あること）の条件は少なくとも満
足することが必要と考えられる。の条件を満足
する形成手段としては、電子ビームあるいはレー
ザビームを用いる方法である。しかし、このうち
レーザビームを用いた場合、現在の所最大出力は
約20W程度でビーム径は最大でも約100μmであ
り、大面積のSOIを形成する場合にはビームの重
ね合せが必要となる。この時ビームの重ね合せを
行なうと、重ね合せ部に粒界が生じ、大面積にわ
たり単結晶のSOIを形成することは困難での条
件を満足していない。一方電子ビームを用いる
と、大面積かつ大出力のビームを取り出すことが
可能でチツプサイズ程度の領域を一度に処理でき
る。このような点から考えると現在の所の条
件を満足する方法としては電子ビームを用いる方
法であると考えられる。 電子ビームを用いて半導体の加熱処理を行なう
場合のパラメータとしては、パワー密度、走査速
度、基板温度が考えられる。このうち、ビームの
走査に関しては、電磁コイルを用いた場合数％程
度の安定性が得られ、また基板温度に関しても、
500℃以上の高温の場合には輻射による加熱で良
く500℃以下の場合には、ガリウムやインジユウ
ム等の低融点金属を半導体裏面に付着させる事に
より、面内の温度の均一化が可能であり、これら
のパラメータは、特に、大きな問題とはなつてい
ない。それに対し、パワー密度を再現性良く制御
することが現在大きな問題となつている。パワー
密度は、 （加速電圧）×（ビーム電流）／（ビームの面
積） により求まる。加速電圧及びビーム電流に関して
は、その安定性が、数％以下であるため、特に大
きな問題が現在の所生じていない。しかし、ビー
ムの面積が大幅に変化し、パワー密度に再現性が
ないという非常に大きな問題がある。 本発明の目的は、上述の如き従来法の欠点を改
善し、電子ビームのパワー密度を再現性良く制御
する方法を提供することである。 本発明は、電子ビームアニールを行なう場合ア
ルゴンガス等の不活性ガスあるいは窒素ガスのう
ちの少なくとも一種類のガスを電子ビームアニー
ル装置の真空室内に導入し電子ビームの通過径路
内の真空度を一定に保つことを特徴とするもので
ある。 本発明によれば電子ビームによる試料の加熱処
理を行なう場合、再現性良く電子ビームのパワー
密度を制御でき加熱処理が容易になる。さらにま
た、ガスを導入し真空度を悪くすることにより、
ビームを小さくしぼれることが分かりビーム径の
小さい電子ビームを用いて、部分的に加熱処理を
行なうような場合には、真空度を悪くして用いれ
ば良いことが分かる。 以下、実施例をもとにより詳細な説明を行な
う。まず初めに、スポツト状の電子ビームを用い
た半導体の処理の場合について述べる。用いた電
子ビームの加速器の性能は、加速電圧20kV、ビ
ーム電流最大で500μAであり、基板はサーマルコ
ンパウンドを用い水冷された銅ホルダー上に固定
した。ビーム径はフアラデーゲージを用いて、直
交する２軸方向の径を求めた。電子ビームはガウ
ス分布をしておりビーム径としては、電子ビーム
の強度が１／ｅになる幅として求めた。この様な
装置を用いて、レンズを変えビーム径を変化さ
せ、また、ビーム電流を変化させ、所定のパワー
密度を決めた。その後、半導体へ電子ビームを照
射して加熱処理を行ない、試料を交換後、再度同
一条件で加熱処理を行なつた所、試料の加熱され
方が非常に異なつており、前者では、試料は溶融
していなかつたものの、後者では溶融してしまつ
た。その原因を調べた所、ビーム径が真空度に応
じて、非常に変化していた。その結果の一例を次
の表に示す。
【表】
表より明らかな様に真空度が悪化するに従い、
ビーム径は小さくなる傾向にあり４×10-6torrと
２×10-4torrの場合では、加速電圧とビーム電流
が一定の時でもパワー密度では９倍の差がある。
この様に電子ビームのビーム径は、真空度に影響
され易いことが分かる。 この原因としては次の事が考えられる。真空度
の悪い真空中を電子ビームが通過すると、その周
囲の残留ガスをイオン化し、そのイオンは重いた
め移動が遅く電子ビームが正のイオンにとり囲ま
れていることになる。したがつて、正のイオンに
より、電子ビームの空間電荷による効果がうち消
されその分電子ビームの広がりが押えられ、ビー
ム径が小さくなる。よつて、電子ビームのビーム
径を一定に保つためには、電子ビームの通過径路
内の真空度を一定に保つことが必要であると考え
られる。 真空度を一定に保つために真空室内及びコラム
部分にガスを制御して導入できる様にし、また、
真空計を試料室及び電子銃の側面に固定した。導
入したガスとしてまず窒素ガスを用いた。試料室
及びコラム部を２×10-6torrまで排気した後、窒
素ガスを２×10-4torrまで徐々に導入し、各真空
度に対応したビーム径を測定した。 第１図には試料室の真空度に対するビーム径の
関係を示す。この時加速電圧2KV、ビーム電流
400μAであり、レンズ等の他の部分は、すべて同
一条件で測定を行なつた。これよりビーム径は確
かに真空度に応じて変化していることが分かり、
また真空度を一定に保つと確かにビーム径は一定
に保たれることが確認できた。 この様に、電子ビームを用いて加熱処理を行な
う場合には、真空度に応じてビーム径が変化する
ために真空度を一定に保ち処理する必要があるこ
とが分かつた。また真空度を制御するための導入
ガスとしては窒素ガス以外でも、アルゴンガス等
の不活性ガスあるいはそれらの混合ガスを用いて
も問題がないことが分かつた。 上記の実施例は、ガウス分布したスポツトビー
ムを用いた場合であつたが、次に電子ビームを線
状にした場合の実施例について述べる。 用いた加速器の条件としては、加速電圧15KV
でビーム電流が15mAであつた。試料室の真空度
が、４×10-6torrの場合ビームの長辺方向の長さ
は3.5mmであり、ビームの幅は、800μm（この時の
幅はビーム強度が10％減少する距離として求め
た）であつた。この状態で、窒素ガスを導入し、
真空度を２×10-5torrまで悪化させるとビーム長
は変化なく3.5mmであつたがビーム幅は500μmと
短辺方向のみ真空度の影響が現われ変化した。線
状ビームの場合には、空間電荷をうち消す効果
が、長辺方向にそつて強く作用したためにこの様
にビームの短辺方向のみ真空度の影響が強く現わ
れたものと考えられる。 以上述べてきた様に大電流の電子ビームのビー
ム径を一定に保ち、かつ再現性良く制御するため
には、真空度を一定に保つ必要があることが分か
りそのためには、ガスを導入するという方法を用
いれば制御できることが分かつた。さらにまた、
ガスを導入し真空度を悪くすることにより、電子
ビームのビーム径を非常に小さくすることができ
ることが分かつた。
ビーム径は小さくなる傾向にあり４×10-6torrと
２×10-4torrの場合では、加速電圧とビーム電流
が一定の時でもパワー密度では９倍の差がある。
この様に電子ビームのビーム径は、真空度に影響
され易いことが分かる。 この原因としては次の事が考えられる。真空度
の悪い真空中を電子ビームが通過すると、その周
囲の残留ガスをイオン化し、そのイオンは重いた
め移動が遅く電子ビームが正のイオンにとり囲ま
れていることになる。したがつて、正のイオンに
より、電子ビームの空間電荷による効果がうち消
されその分電子ビームの広がりが押えられ、ビー
ム径が小さくなる。よつて、電子ビームのビーム
径を一定に保つためには、電子ビームの通過径路
内の真空度を一定に保つことが必要であると考え
られる。 真空度を一定に保つために真空室内及びコラム
部分にガスを制御して導入できる様にし、また、
真空計を試料室及び電子銃の側面に固定した。導
入したガスとしてまず窒素ガスを用いた。試料室
及びコラム部を２×10-6torrまで排気した後、窒
素ガスを２×10-4torrまで徐々に導入し、各真空
度に対応したビーム径を測定した。 第１図には試料室の真空度に対するビーム径の
関係を示す。この時加速電圧2KV、ビーム電流
400μAであり、レンズ等の他の部分は、すべて同
一条件で測定を行なつた。これよりビーム径は確
かに真空度に応じて変化していることが分かり、
また真空度を一定に保つと確かにビーム径は一定
に保たれることが確認できた。 この様に、電子ビームを用いて加熱処理を行な
う場合には、真空度に応じてビーム径が変化する
ために真空度を一定に保ち処理する必要があるこ
とが分かつた。また真空度を制御するための導入
ガスとしては窒素ガス以外でも、アルゴンガス等
の不活性ガスあるいはそれらの混合ガスを用いて
も問題がないことが分かつた。 上記の実施例は、ガウス分布したスポツトビー
ムを用いた場合であつたが、次に電子ビームを線
状にした場合の実施例について述べる。 用いた加速器の条件としては、加速電圧15KV
でビーム電流が15mAであつた。試料室の真空度
が、４×10-6torrの場合ビームの長辺方向の長さ
は3.5mmであり、ビームの幅は、800μm（この時の
幅はビーム強度が10％減少する距離として求め
た）であつた。この状態で、窒素ガスを導入し、
真空度を２×10-5torrまで悪化させるとビーム長
は変化なく3.5mmであつたがビーム幅は500μmと
短辺方向のみ真空度の影響が現われ変化した。線
状ビームの場合には、空間電荷をうち消す効果
が、長辺方向にそつて強く作用したためにこの様
にビームの短辺方向のみ真空度の影響が強く現わ
れたものと考えられる。 以上述べてきた様に大電流の電子ビームのビー
ム径を一定に保ち、かつ再現性良く制御するため
には、真空度を一定に保つ必要があることが分か
りそのためには、ガスを導入するという方法を用
いれば制御できることが分かつた。さらにまた、
ガスを導入し真空度を悪くすることにより、電子
ビームのビーム径を非常に小さくすることができ
ることが分かつた。
第１図は試料室内及びコラム部分に窒素ガスを
導入した時の試料室の真空度に対する電子ビーム
のビーム径の相関図。
導入した時の試料室の真空度に対する電子ビーム
のビーム径の相関図。
Claims (1)
- １ 電子ビームアニール装置の真空室内に不活性
ガスあるいは窒素ガスのうちの少なくとも一種類
のガスを一定量導入して電子ビームの通過径路内
の真空度を一定に保ちながら電子ビームを試料へ
照射することを特徴とする電子ビームアニール方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58097961A JPS59224115A (ja) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58097961A JPS59224115A (ja) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59224115A JPS59224115A (ja) | 1984-12-17 |
| JPH0427688B2 true JPH0427688B2 (ja) | 1992-05-12 |
Family
ID=14206264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58097961A Granted JPS59224115A (ja) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59224115A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017433A (ja) | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Tokyo Electron Ltd | チャンバセンサポート |
-
1983
- 1983-06-03 JP JP58097961A patent/JPS59224115A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59224115A (ja) | 1984-12-17 |
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