JPH0542099B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は線状電子ビーム装置に関する。

（従来の技術） 従来、半導体基板等を熱処理する一つの方法と
して断面形状がほぼ矩形（線状）である線状電子
ビームを、固定された基板上に照射し走査させる
方法が行われてきた。（「エネルギビーム加工」精
機学会エネルギビーム分析会編、リアライズ社、
1985年、268頁。「第５回新機能素子技術シンポジ
ウム予稿集」新機能素子開発協会、1986年、145
頁〜152頁）。従来の電子ビーム装置では、第５図
の概略構成図に示したように、試料９上に線状電
子ビームを収束させ、偏向器６で電子ビームを偏
向させることにより試料上を広範囲に走査させ、
試料９を熱処理してきた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、線状電子ビーム４の収束状態
は、線状カソード１とウエーネルト電極２とアノ
ード３の電子銃やレンズ５と偏向器６の電子光学
系によつて調整されるが、線状電子ビームが非軸
対称であることや、偏向幅が大きいことなどのた
めに、良好なビーム電流密度を持つた線状電子ビ
ームを広範囲で得るように制御することは困難で
あつた。そのため、例えば、電子ビームアニール
法をSOI（Silicon−On−Insulator）形成技術に使
用する場合、２インチあるいは４インチ以上のウ
エハ全面を均一にアニールするとき広範囲のアニ
ールが難しく実用化の大きな障害となつていた。

本発明の目的は、この様な問題を解決し、大面
積領域をむらなく均一に電子ビーム照射による熱
処理ができる線状電子ビーム装置を提供すること
にある。

（問題を解決するための手段） 本発明の線状電子ビーム装置は、試料の線状電
子ビーム照射面直近に配置され、略鼓形の開口部
を有し該開口部のみ電子ビームを通過させ開口部
以外は電子ビームを遮断する手段としてのマスク
を備えたことを特徴とする構成を取る。

（作用） 本発明の電子ビーム装置によれば、マスクの開
口幅を収差等の極めて少ない安定したビーム得ら
れる最大偏向幅以下にし、試料をマスク開口部を
通過した電子ビームの照射位置に合わせた後、該
マスクの開口幅よりも大きく線状電子ビームを走
査することにより、電子ビーム照射による熱処理
領域を電子ビームの収差等の極めて少ない良好な
状態であるマスク開口部を通過した電子ビームの
照射領域に限定することが出来る。電子ビームは
試料に照射された極電子の持つ運動エネルギによ
つて試料を加熱し、温度が融点以上になると試料
が溶融するが、熱は試料の温度に低い方に逃げ
る。この熱の逃げを考慮すると、第４図に示すよ
うにマスク２０のマスク開口２１が矩形の場合、
電子ビームが試料に照射されアニールが開始及び
終了するところでは線状電子ビームが照射される
両端（第４図Ａ部）からの熱の逃げ２２が中央部
（第４図Ｃ部）よりも多いため中央部から溶融し
アニール形状が走査方向前後端で凸型になり、ま
た走査方向両側（第４図Ｂ部）に関しては熱の逃
げは一定と考えられるため全体のアニール形状は
電子ビーム照射領域２０が矩形であるにもかかわ
らず試料溶融領域２１に示すようになると考えら
れる。そこで、第２図に示すようにマスク開口１
６を線状電子ビームが走査時に横切る２辺を開口
内側に凹状にし、試料への電子ビーム照射を線状
長手方向両端から先に行うことによりアニール形
状を第２図の試料溶融領域１７に示すように矩形
に整えることが出来る。この作用はマスクの線状
電子ビーム長辺のカツトの有無によらず同じもの
であるのでマスクで線状電子ビームの長辺両端を
カツトして電子ビームの長さを整えても良い。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の主要な構成図を示
したものである。

真空容器１４内の線状カソード１とウエーネル
ト電極２と陽極３から構成される電子銃から出射
された線状電子ビーム４は、レンズ５によつて試
料９上に線状電子ビームとして結像される。結像
された線状電子ビームは偏向器６によつて試料９
上を走査するがマスク８によつて線状電子ビーム
は遮断されマスク開口７部分のみ線状電子ビーム
は通過し、マスク開口７を通過した電子ビームの
照射領域の試料９上のみ電子ビームにより熱処理
がされる。試料９は試料ホルダ１０にセツトさ
れ、試料加熱ヒータ１３等の手段によつて例えば
約600℃に予備加熱される。さらに試料を移動す
る機構を設けてもよく、例えば、試料ホルダ１０
をXYテーブル１２上にセツトし、XYテーブル
駆動系１１によつて電子ビーム照射により熱処理
したい試料範囲がマスク開口７を通過した電子ビ
ームの照射領域内に位置するように試料９を移動
し、線状電子ビームを照射し熱処理する。電子ビ
ーム照射による熱処理後次に熱処理したい試料範
囲がマスク開口７を通した電子ビームの照射領域
内にくるように試料を移動し電子ビーム照射によ
る熱処理をする。この繰り返しにより、試料の所
定の領域をむら無く均一に広範囲に電子ビームに
よる熱処理をすることが出来る。

第２図は第１図のマスクと電子ビーム走査と試
料への照射状態とアニール状態を示したものであ
る。

線状電子ビーム４はマスク８に設けられたマス
ク開口７の内側に凹状になつた辺を横切り走査さ
れる。電子ビーム走査範囲１５はマスク開口幅よ
り大きく設定され、走査された電子ビームはマス
ク開口７を通過し試料上に電子ビーム照射領域１
６のように照射され、熱の逃げなどによりアニー
ルされる領域は試料溶融領域１７となる。マスク
開口形状は各種考えられ、例えば第３図に示すよ
うに線状電子ビームが横切る辺を(a)のように曲線
としても、(b)のように三角形としても、(c)のよう
に多角形としても良い。また、マスク開口凹部は
対称である必要はなく、熱の逃げ具合で適時変形
させるのが良い。

（発明の効果） 以上述べたとおり、本発明によれば、電子ビー
ム照射により熱処理される領域をマスクによつて
線状電子ビームが良好な状態の部分のみに限定し
電子ビームの収差等の不安定な要素を減らすこと
が出来る。また、アニール形状を矩形に整えるこ
とができるためアニール形状をチツプサイズに合
わせることが容易になる。さらに必要に応じ、試
料を順次、例えば間欠方式で、移動させた広範囲
に均一な電子ビーム照射による熱処理を行うこと
が出来る。このような諸効果により大口径ウエハ
等の電子ビーム照射による大面積熱処理の歩留ま
りを飛躍的に向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例の全体概
略構成図、第２図は第１図のマスクと電子ビーム
走査と照射状態とアニール状態の概念図、第３図
は本発明によるマスク開口形状の一部の例を示し
た図、第４図はマスク開口形状が矩形の場合のマ
スクと電子ビーム走査と照射状態とアニール状態
の概念図、第５図は従来装置の全体概略構成図を
示したものである。 図に於て、１は線状カソード、２はウエーネル
ト電極、３は陽極、４は線状電子ビーム、５はレ
ンズ、６は偏向器、７はマスク開口、８はマス
ク、９は試料、１０は試料ホルダ、１１はXYテ
ーブル駆動系、１２はXYテーブル、１３は試料
加熱ヒータ、１４は真空容器、１５は電子ビーム
走査範囲、１６は電子ビーム照射領域、１７は試
料溶融領域、１８はマスク、１９はマスク開口、
２０は電子ビーム照射領域、２１は試料溶融領
域、２２は熱の逃げをそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 線状電子ビーム装置に於て、試料の線状電子
   ビーム照射面直近に配置され、略鼓形の開口部を
   有し、該開口部のみ電子ビームを通過させ、開口
   部以外は電子ビームを遮断する手段としてのマス
   クを備えたことを特徴とする線状電子ビーム装
   置。