JPS6017913A - 電子ビ−ムアニ−ル装置 - Google Patents
電子ビ−ムアニ−ル装置Info
- Publication number
- JPS6017913A JPS6017913A JP58124695A JP12469583A JPS6017913A JP S6017913 A JPS6017913 A JP S6017913A JP 58124695 A JP58124695 A JP 58124695A JP 12469583 A JP12469583 A JP 12469583A JP S6017913 A JPS6017913 A JP S6017913A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- faraday cup
- electron
- electron beam
- annealing
- specimen
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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シ、特にビー
ム電流の安定化をはかった電子ビームアニール装置に関
する。
ム電流の安定化をはかった電子ビームアニール装置に関
する。
近年、半導体製造技術分野においては、電子ビーム、レ
ーザ光或いはイオンビーム等ヲ半導体表面に照射して、
半導体表面層をアニールするビームアニール技術が盛ん
に研究開発されている。これらのビームアニール技術は
、半導体表面を全面一括にビーム照射する方式と、細く
絞ったビームを半導体表面上に走査させて照射する方式
とに分けられる。
ーザ光或いはイオンビーム等ヲ半導体表面に照射して、
半導体表面層をアニールするビームアニール技術が盛ん
に研究開発されている。これらのビームアニール技術は
、半導体表面を全面一括にビーム照射する方式と、細く
絞ったビームを半導体表面上に走査させて照射する方式
とに分けられる。
ビームをＸ％Ｙ方向に走査させて試料表面に変動を押え
きれず、アニール後の半導体の面内の特性分布が不均一
であったり、半導体試料毎にアニール特性が変化したり
する現象が起こり、これがビームアニール技術の実用化
を妨げる大きな要因となっている。
きれず、アニール後の半導体の面内の特性分布が不均一
であったり、半導体試料毎にアニール特性が変化したり
する現象が起こり、これがビームアニール技術の実用化
を妨げる大きな要因となっている。
本発明の目的は、半導体試料のビームアニールを均一性
良く、かつ再現性良く行うことができ、半導体製造技術
分野において極めて有用性の高い電子ビームアニール装
置を提供することにある。
良く、かつ再現性良く行うことができ、半導体製造技術
分野において極めて有用性の高い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、アニールに寄与する電子ビームの強度
を測定し、これを光学系にフィードバックして電流の安
定化をはかることにある。
を測定し、これを光学系にフィードバックして電流の安
定化をはかることにある。
走査型ビームアニールにおいては、アニールに寄与する
電子ビームはその半値幅よりも小径なぎ−ク部分が殆ん
どである。ビーム電流を検出する手段としては種々ある
が、ファラデーカップを用いるのが最も簡易にして実用
性が高いと考えられる。しかし、ファラデーカップの穴
径は一般にビームの直径（ビームの半値幅）より大きい
ので、ファラデーカップでビームのピヘチ。この点に着
目Ｉ一本発明者等は鉄量研究を重゛２ねた結果、ファラ
デーカップの穴径をビームの直径よりも小さくすること
によって、上記ピーク部分の強度検出を正確に行い得る
ことを見出した。
電子ビームはその半値幅よりも小径なぎ−ク部分が殆ん
どである。ビーム電流を検出する手段としては種々ある
が、ファラデーカップを用いるのが最も簡易にして実用
性が高いと考えられる。しかし、ファラデーカップの穴
径は一般にビームの直径（ビームの半値幅）より大きい
ので、ファラデーカップでビームのピヘチ。この点に着
目Ｉ一本発明者等は鉄量研究を重゛２ねた結果、ファラ
デーカップの穴径をビームの直径よりも小さくすること
によって、上記ピーク部分の強度検出を正確に行い得る
ことを見出した。
すなわち本発明は、電子銃から発射された電子ビームを
レンズ系により集束すると共に、偏向系により試料上で
走査して該試料を了ニールする電子ビームアニール装置
において、上記試料近傍の所定位置に上記ビームの直径
より小さい直径の開孔部を有するファラデーカップを設
け、このファラデーカップで検出される最大ビーム電流
が一定となるよう上記電子銃及びレンズ系の少なくとも
一方を制御するようにしたものである。
レンズ系により集束すると共に、偏向系により試料上で
走査して該試料を了ニールする電子ビームアニール装置
において、上記試料近傍の所定位置に上記ビームの直径
より小さい直径の開孔部を有するファラデーカップを設
け、このファラデーカップで検出される最大ビーム電流
が一定となるよう上記電子銃及びレンズ系の少なくとも
一方を制御するようにしたものである。
本発明によれば、電子ビームアニール作業中に随時ビー
ムのモニタを行うことができ、かつビームのピーク部分
の強度を正確に検出すると用件は絶大である。
ムのモニタを行うことができ、かつビームのピーク部分
の強度を正確に検出すると用件は絶大である。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１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から発射された電子ビームは第１及び第２の集
束レンズ２．３により集束され、偏向器４により半導体
試料５上で走査される。ここで、上記電子銃１、レンズ
２．３及び偏向器４は、制御系６により制御される駆動
回路７，８，９．１０によりそれぞれ駆動されるものと
なっている。また、上記試料５は図示しないステージ上
に載置されるものと５− なっている。
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から発射された電子ビームは第１及び第２の集
束レンズ２．３により集束され、偏向器４により半導体
試料５上で走査される。ここで、上記電子銃１、レンズ
２．３及び偏向器４は、制御系６により制御される駆動
回路７，８，９．１０によりそれぞれ駆動されるものと
なっている。また、上記試料５は図示しないステージ上
に載置されるものと５− なっている。
ここオでの構成は従来一般な装置と同様であ泥化するよ
う前記駆動回路８，９が制御されるものとなっている。
う前記駆動回路８，９が制御されるものとなっている。
一般に、細く絞ったエネルギビーム（電子ビームやレー
ザビーム）はがウス型の空間的強度分布を示す。そして
、通常ビームの直径はその半値幅（ＦＷＨＭ ）で表わ
される。電子銃１の制御系を充分に定電化する事によっ
て、電子銃１から放射される電子電流をいかに安定化し
ても、集束レンズ２，３に不安定性があると、試料５表
面上でのビーム強度分布が変化する。例えば、６一 ビーム強度分布が第２図に示す如く実線から破線へと僅
かに変化した場合、その半値幅及びピーク強度共に変化
する。アニールに寄与するのはピーク付近のビームであ
り、通常それは半値幅よりも径の小さいものである。
ザビーム）はがウス型の空間的強度分布を示す。そして
、通常ビームの直径はその半値幅（ＦＷＨＭ ）で表わ
される。電子銃１の制御系を充分に定電化する事によっ
て、電子銃１から放射される電子電流をいかに安定化し
ても、集束レンズ２，３に不安定性があると、試料５表
面上でのビーム強度分布が変化する。例えば、６一 ビーム強度分布が第２図に示す如く実線から破線へと僅
かに変化した場合、その半値幅及びピーク強度共に変化
する。アニールに寄与するのはピーク付近のビームであ
り、通常それは半値幅よりも径の小さいものである。
ビーム電流の測定には、２次電子放射効果による誤差を
防ぐためにファラデー力、ｆを用いるのが一般的である
が、通常ファラデーカップの穴径は測定しようとする電
子ビームの半値幅よりも大きなものである。この場合、
上記第２図の実線と破線で示したような分布の変化があ
っても、上記ファラデーカップではビームの全電流を計
測するために、計測値の変化は極く僅かしか観測されな
い。しかるに、このような変化は、ピーク付近での微小
な強度変化がアニールに大きな影響を与えるわけであシ
、上記のようなファラデーカップを用いたのではピーク
付近の強度を一定に保つことは不可能である。
防ぐためにファラデー力、ｆを用いるのが一般的である
が、通常ファラデーカップの穴径は測定しようとする電
子ビームの半値幅よりも大きなものである。この場合、
上記第２図の実線と破線で示したような分布の変化があ
っても、上記ファラデーカップではビームの全電流を計
測するために、計測値の変化は極く僅かしか観測されな
い。しかるに、このような変化は、ピーク付近での微小
な強度変化がアニールに大きな影響を与えるわけであシ
、上記のようなファラデーカップを用いたのではピーク
付近の強度を一定に保つことは不可能である。
そこで本実施例では、前記ファラデーカップをタンタル
で形成し、その穴径を６０［μｍ〕と電子ビームの直径
よりも大幅に小さくした。なお、実験に使用した電子ビ
ームの直径（半径幅）は３００〔μｍ〕である６第３図
はビーム電流測定値の時間変化を示す特性図である。曲
線引はビーム電流測定値によるレンズ系の自動制御を行
なわない場合の結果であり、ビーム′取流の変動幅は最
大０．４［ｍＡ、］にも達している。これに対し、レン
ズ系自動制御を行なった本実施例における曲線３２では
、ビーム電流の変動幅は極めて小さくなり０．０１ ［
ｒｎＡ］以下である。この測定時に使用した電子ビーム
は、加速電圧１０［ｋＶ］、全ビーム電流５．８［ｍＡ
］のものであった。なお、ビーム電流の測定は次のよう
にして行った。すなわち、試料５上でビームで１回走査
する毎に該ビームをファラデーカップ１１上で走査し、
それと同期した電流信号の最大値を測定する。この測定
値をフィードバック信号として利用し、該測定値が一定
となるようビームフォーカスを最適化した。
で形成し、その穴径を６０［μｍ〕と電子ビームの直径
よりも大幅に小さくした。なお、実験に使用した電子ビ
ームの直径（半径幅）は３００〔μｍ〕である６第３図
はビーム電流測定値の時間変化を示す特性図である。曲
線引はビーム電流測定値によるレンズ系の自動制御を行
なわない場合の結果であり、ビーム′取流の変動幅は最
大０．４［ｍＡ、］にも達している。これに対し、レン
ズ系自動制御を行なった本実施例における曲線３２では
、ビーム電流の変動幅は極めて小さくなり０．０１ ［
ｒｎＡ］以下である。この測定時に使用した電子ビーム
は、加速電圧１０［ｋＶ］、全ビーム電流５．８［ｍＡ
］のものであった。なお、ビーム電流の測定は次のよう
にして行った。すなわち、試料５上でビームで１回走査
する毎に該ビームをファラデーカップ１１上で走査し、
それと同期した電流信号の最大値を測定する。この測定
値をフィードバック信号として利用し、該測定値が一定
となるようビームフォーカスを最適化した。
かくして本装置によれば、半導体試料５の均一、かつ再
現性良いビームアニールが可能と々る。また、本装置を
用い絶縁膜上につけた多結晶シリコン膜をアニールして
溶融、再凝固させることにより大粒径結晶膜を形成させ
る実験を行なったところ、次のような結果が得られた・
従来の電子ビームアニール装置を使った場合に比べ表面
の平滑性が著しく改善され、さらにアニール条件を一定
とした場合の多結晶シリコン膜のアニール特性の再現性
が格段に良くなった。
現性良いビームアニールが可能と々る。また、本装置を
用い絶縁膜上につけた多結晶シリコン膜をアニールして
溶融、再凝固させることにより大粒径結晶膜を形成させ
る実験を行なったところ、次のような結果が得られた・
従来の電子ビームアニール装置を使った場合に比べ表面
の平滑性が著しく改善され、さらにアニール条件を一定
とした場合の多結晶シリコン膜のアニール特性の再現性
が格段に良くなった。
また、従来アニール後の凹凸は約１０００ ［Ｘ）程度
であったのが、本装置を用いることによシ１００〔Ｘ〕
以下に減少するのが確認された。
であったのが、本装置を用いることによシ１００〔Ｘ〕
以下に減少するのが確認された。
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、実施例では丸穴のファラデーカップを用いたが、使
用する電子ビームの半値幅よりも充分に小さい穴であれ
ば角型、楕円型等いかなる形状でもよい。さらに、実施
例ではタンタル製のファラデーカップを用いて熱対策を
講じたが、より本格的にはファラデーカップを水冷する
のがよい。また、ビーム電流信号をレ９− ンズ制御系にフィードバックさせる代りに電子銃制御系
にフィードバックさせてビーム電流制御を行なってもよ
い。さらに、レンズ制御系及び電子銃制御系の双方にビ
ーム電流信号をフィードバックさせるようにしてもよい
。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。
い、実施例では丸穴のファラデーカップを用いたが、使
用する電子ビームの半値幅よりも充分に小さい穴であれ
ば角型、楕円型等いかなる形状でもよい。さらに、実施
例ではタンタル製のファラデーカップを用いて熱対策を
講じたが、より本格的にはファラデーカップを水冷する
のがよい。また、ビーム電流信号をレ９− ンズ制御系にフィードバックさせる代りに電子銃制御系
にフィードバックさせてビーム電流制御を行なってもよ
い。さらに、レンズ制御系及び電子銃制御系の双方にビ
ーム電流信号をフィードバックさせるようにしてもよい
。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。
第１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２図は電子ビーム強度分布を
示す特性図、第３図はビーム電流の時間的変化を示す特
性図である。 １・・・電子銃、２，３・・・集束レンズ、４・・・偏
向器、５・・・試料、６・・・制御系、７〜１ｏ・・・
駆動回路、１ノ・・・ファラデーカップ、１２・・・電
流計。 出願人 工業技術院長 川 １）裕 部１０− □ γ！に苓李 −（ＶＬＬＩ） 痔連￥専
装置を示す概略構成図、第２図は電子ビーム強度分布を
示す特性図、第３図はビーム電流の時間的変化を示す特
性図である。 １・・・電子銃、２，３・・・集束レンズ、４・・・偏
向器、５・・・試料、６・・・制御系、７〜１ｏ・・・
駆動回路、１ノ・・・ファラデーカップ、１２・・・電
流計。 出願人 工業技術院長 川 １）裕 部１０− □ γ！に苓李 −（ＶＬＬＩ） 痔連￥専
Claims (1)
- 電子銃から発射された電子ビームをレンズ系により集束
すると共に、偏向系により試料土で走査して該試料をア
ニールする電子ビームアニール装置において、前記ビー
ムの直径より小さい直径の開孔部を持ち前記試料近傍の
所定位置に設けられたファラデーカップと、このファラ
デーカップで検出される最大ビーム電流が一定となるよ
う前記電子銃及びレンズ系の少なくとも一方を制御する
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124695A JPS6017913A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 電子ビ−ムアニ−ル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124695A JPS6017913A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 電子ビ−ムアニ−ル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017913A true JPS6017913A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14891802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58124695A Pending JPS6017913A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 電子ビ−ムアニ−ル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017913A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734621A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-25 | Mitsubishi Electric Corp | Tank type disconnecting switch |
-
1983
- 1983-07-11 JP JP58124695A patent/JPS6017913A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734621A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-25 | Mitsubishi Electric Corp | Tank type disconnecting switch |
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