JPH06302535A - Annealing method with electron beam - Google Patents

Annealing method with electron beam

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Publication number
JPH06302535A
JPH06302535A JP10727493A JP10727493A JPH06302535A JP H06302535 A JPH06302535 A JP H06302535A JP 10727493 A JP10727493 A JP 10727493A JP 10727493 A JP10727493 A JP 10727493A JP H06302535 A JPH06302535 A JP H06302535A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
semiconductor layer
irradiation
substrate
point
Prior art date
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Pending
Application number
JP10727493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Otani
智彦 大谷
Osamu Nakamura
修 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06302535A publication Critical patent/JPH06302535A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a large radiation beam spot even when the diameter of electron beam is small when a semiconductor layer is annealed by irradiation with an electron beam. CONSTITUTION:A point-like electron beam 9 is made to fall on the surface of a semiconductor layer 3 at a low angle theta (presumably five degrees or less). Then, irradiation beam spot 14 enlarges. Therefore, even the diameter d of the point-like electron beam 9 is small, the irradiation beam spot 14 can be enlarged. As a result, when scanning speed, beam intensity, etc., are identical with those of irradiation in the vertical direction, temperature rising at a unit area and time can be smaller. Further, the time required for annealing, while the entire semiconductor layer 3 is scanned, can be shortened.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電子ビームによるアニ
ール方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam annealing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜トランジスタ等の半導体装置の技術
分野では、電子ビームを照射してアニールすることによ
り、半導体層中の格子欠陥を除去して結晶性を回復させ
たり、格子間の不純物原子を格子点位置に置換して格子
の歪を取ったりすることがある。
2. Description of the Related Art In the technical field of semiconductor devices such as thin film transistors, by irradiating with an electron beam to anneal, crystal defects are removed by removing lattice defects in a semiconductor layer, and impurity atoms between lattices are removed. The distortion of the lattice may be removed by substituting the points.

【0003】図5は従来の電子ビームによるアニール装
置の概略構成を示したものである。このアニール装置
は、密閉構造の装置本体1を備えている。装置本体1内
の下部には陽極兼基板ホルダ2が水平に設けられてい
る。陽極兼基板ホルダ2の上面には、上面に半導体層3
を備えた基板4が保持されるようになっている。基板ホ
ルダ2の中心部の真上における装置本体1内の上部には
電子銃5が設けられている。電子銃5は、加熱されて電
子を放出するフィラメント6と、陰極7とを備えてい
る。そして、陰極7と陽極兼基板ホルダ2との間に直流
電源8から電圧が印加されると、その間にエミッション
電流が流れ、これによりフィラメント6から放出された
電子が加速され、点状電子ビーム9となって基板4上の
半導体層3に照射されるようになっている。電子銃5と
陽極兼基板ホルダ2との間には、点状電子ビーム9にX
方向の偏向力を与えるためのX方向集束コイル10と、
点状電子ビーム9にY方向の偏向力を与えるためのY方
向集束コイル11とが設けられている。装置本体1の下
部の所定の個所は、バルブ12が介在された配管13を
介して図示しない真空ポンプに接続されている。
FIG. 5 shows a schematic structure of a conventional electron beam annealing apparatus. This annealing device includes a device body 1 having a closed structure. An anode / substrate holder 2 is horizontally provided in the lower part of the apparatus main body 1. The semiconductor layer 3 is formed on the upper surface of the anode / substrate holder 2.
The substrate 4 provided with is held. An electron gun 5 is provided above the center of the substrate holder 2 and inside the apparatus main body 1. The electron gun 5 includes a filament 6 that is heated to emit electrons and a cathode 7. Then, when a voltage is applied from the DC power supply 8 between the cathode 7 and the anode / substrate holder 2, an emission current flows during that time, whereby electrons emitted from the filament 6 are accelerated, and the point electron beam 9 is emitted. Then, the semiconductor layer 3 on the substrate 4 is irradiated. Between the electron gun 5 and the anode / substrate holder 2, X
An X-direction focusing coil 10 for giving a deflection force in a direction,
A Y-direction focusing coil 11 for providing a Y-direction deflection force to the point electron beam 9 is provided. A predetermined portion of the lower part of the apparatus body 1 is connected to a vacuum pump (not shown) via a pipe 13 in which a valve 12 is interposed.

【0004】さて、このアニール装置で基板4上の半導
体層3をアニールする場合には、まず、バルブ12を開
けて装置本体1内のガスを真空ポンプにより吸引し、装
置本体1内を高真空状態にする。そして、電子銃5から
点状電子ビーム9を放出させ、この放出された点状電子
ビーム9に両集束コイル10、11によってX方向およ
びY方向の偏向力を与え、偏向後の点状電子ビーム9を
スキャンさせながら基板4上の半導体層3に照射させ
る。かくして、基板4上の半導体層3が全体的にアニー
ルされることになる。
When the semiconductor layer 3 on the substrate 4 is annealed by this annealing apparatus, first, the valve 12 is opened and the gas inside the apparatus body 1 is sucked by a vacuum pump to make the inside of the apparatus body 1 high vacuum. Put in a state. Then, a point electron beam 9 is emitted from the electron gun 5, and the emitted point electron beam 9 is given a deflection force in the X direction and the Y direction by both focusing coils 10 and 11, and the point electron beam after the deflection is applied. Irradiate the semiconductor layer 3 on the substrate 4 while scanning 9. Thus, the semiconductor layer 3 on the substrate 4 is wholly annealed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような電子ビームによるアニール方法では、陽極兼
基板ホルダ2が水平であってその上面に保持された基板
4上の半導体層3にその真上に配置された電子銃5から
点状電子ビーム9を照射しているので、点状電子ビーム
9のビーム径がそのまま照射ビームスポットとなる。点
状電子ビーム9のビーム径は小さいので、照射ビームス
ポットも小さく、このため基板4上の半導体層3の深さ
方向の温度制御が困難であるばかりでなく、加熱し過ぎ
て基板4および陽極兼基板ホルダ2が高温となることが
あり、ひいては基板4等が歪曲してしまうことがあると
いう問題があった。また、照射ビームスポットが小さい
と、基板4上の半導体層3全体をスキャンしながらアニ
ールするのに時間がかかり、スループットが低いという
問題があった。この発明の目的は、照射ビームスポット
を大きくすることのできる電子ビームによるアニール方
法を提供することにある。
However, in such a conventional annealing method using an electron beam, the anode / substrate holder 2 is horizontal and is directly above the semiconductor layer 3 on the substrate 4 held on the upper surface thereof. Since the point-shaped electron beam 9 is emitted from the electron gun 5 arranged at, the beam diameter of the point-shaped electron beam 9 becomes the irradiation beam spot as it is. Since the beam diameter of the point electron beam 9 is small, the irradiation beam spot is also small. Therefore, not only is it difficult to control the temperature of the semiconductor layer 3 on the substrate 4 in the depth direction, but also the substrate 4 and the anode are overheated. There is a problem in that the substrate holder 2 may be heated to a high temperature and the substrate 4 may be distorted. Further, when the irradiation beam spot is small, it takes time to anneal while scanning the entire semiconductor layer 3 on the substrate 4, and there is a problem that throughput is low. An object of the present invention is to provide an annealing method using an electron beam capable of increasing the irradiation beam spot.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は、電子ビーム
を半導体層にその表面に対して斜めから照射して前記半
導体層をアニールするようにしたものである。
According to the present invention, the semiconductor layer is annealed by irradiating the surface of the semiconductor layer with an electron beam obliquely.

【0007】[0007]

【作用】この発明によれば、電子ビームを半導体層にそ
の表面に対して斜めから照射しているので、照射ビーム
スポットが拡がり、したがって電子ビームのビーム径が
小さくても、照射ビームスポットを大きくすることがで
きる。
According to the present invention, since the semiconductor layer is irradiated with the electron beam obliquely with respect to the surface thereof, the irradiation beam spot spreads. Therefore, even if the beam diameter of the electron beam is small, the irradiation beam spot is large. can do.

【0008】[0008]

【実施例】図1はこの発明の一実施例を説明するための
電子ビームによるアニール装置の概略構成を示したもの
である。この図において、図5と同一名称部分には同一
の符号を付し、その説明を適宜省略する。このアニール
装置では、水平に設けられた陽極兼基板ホルダ2の左斜
め上方に電子銃5が設けられている。これに伴い、電子
銃5と陽極兼基板ホルダ2との間に設けられた両集束コ
イル10、11は適宜に傾斜されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a schematic structure of an annealing apparatus using an electron beam for explaining an embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals are given to the same names as those in FIG. 5, and the description thereof will be omitted as appropriate. In this annealing apparatus, an electron gun 5 is provided diagonally above and to the left of the horizontally arranged anode / substrate holder 2. Along with this, both focusing coils 10 and 11 provided between the electron gun 5 and the anode / substrate holder 2 are appropriately inclined.

【0009】このアニール装置では、電子銃5から放出
された点状電子ビーム9が陽極兼基板ホルダ2上に水平
に保持された基板4上の半導体層3にその表面に対して
左斜め上方から照射されることになる。この結果、例え
ば図2に示すように、点状電子ビーム9が半導体層3の
表面に低角度θ(望ましくは5°以下)で照射されるこ
とになるので、照射ビームスポット14が拡がることに
なる。ちなみに、図2において一点鎖線で示す垂直方向
からの点状電子ビーム9による照射ビームスポットと比
較して、角度θが5°以下であると10倍以上拡げるこ
とができる。したがって、点状電子ビーム9のビーム径
dが小さくても、照射ビームスポット14を大きくする
ことができる。この結果、スキャン速度やビーム強度等
が従来の垂直方向からの照射の場合と同一ならば、単位
時間当たりの単位面積の昇温は従来の場合よりも小さく
なり、その分だけ基板4上の半導体層3の深さ方向の温
度制御が容易となるばかりでなく、基板4等が高温とな
らないようにすることができる。また、照射ビームスポ
ット14が大きいと、基板4上の半導体層3全体をスキ
ャンしながらアニールする時間を短縮することができ、
したがってスループットの向上を図ることができる。さ
らに、単位時間当たりの単位面積の昇温が小さいと、低
温プロセスの場合には好適である。例えば、基板4上の
半導体層3に格子欠陥発生率の小さい軽いイオンを低温
度で注入し、低温度でアニールすると、電気的に活性な
注入層を得ることができる上、基板4の昇温を十分に抑
制することができる。
In this annealing apparatus, the dot-shaped electron beam 9 emitted from the electron gun 5 is applied to the semiconductor layer 3 on the substrate 4 held horizontally on the anode / substrate holder 2 from the upper left to the surface thereof. It will be irradiated. As a result, for example, as shown in FIG. 2, since the dot-shaped electron beam 9 is irradiated onto the surface of the semiconductor layer 3 at a low angle θ (preferably 5 ° or less), the irradiation beam spot 14 spreads. Become. By the way, compared with the irradiation beam spot by the dot-like electron beam 9 from the vertical direction shown by the one-dot chain line in FIG. 2, if the angle θ is 5 ° or less, it can be expanded ten times or more. Therefore, the irradiation beam spot 14 can be increased even if the beam diameter d of the point electron beam 9 is small. As a result, if the scan speed, the beam intensity, etc. are the same as in the case of the conventional irradiation from the vertical direction, the temperature rise of the unit area per unit time is smaller than that in the conventional case, and the semiconductor on the substrate 4 is correspondingly increased. Not only can the temperature control of the layer 3 in the depth direction be facilitated, but also the substrate 4 and the like can be prevented from reaching a high temperature. Further, if the irradiation beam spot 14 is large, the time for annealing while scanning the entire semiconductor layer 3 on the substrate 4 can be shortened,
Therefore, the throughput can be improved. Furthermore, a small increase in the unit area per unit time is suitable for a low temperature process. For example, when light ions having a low lattice defect generation rate are implanted into the semiconductor layer 3 on the substrate 4 at a low temperature and annealed at a low temperature, an electrically active implantation layer can be obtained and the temperature of the substrate 4 is raised. Can be sufficiently suppressed.

【0010】なお、上述した第1実施例では、基板4上
の半導体層3に点状電子ビーム9を照射しているが、こ
れに限定されるものではない。例えば、図1と同一部分
には同一の符号を付した図3(A)および(B)に示す
第2実施例のように、Y方向集束コイル11の代わり
に、X方向集束コイル10と陽極兼基板ホルダ2との間
に一対の高周波板15を設け、この一対の高周波板15
による高周波電場によって点状電子ビーム9をY方向に
高速偏向させて疑似線状電子ビーム16を基板4上の半
導体層3に照射させるとともに、X方向集束コイル10
によってX方向に比較的ゆっくりとスキャンさせるよう
にしてもよい。この場合、高速偏向の周波数を例えば2
00kHz、2MHzと上げていくと、Y方向に偏向さ
れた電子ビームのY方向偏向範囲内において往復する回
数(振動数)が増大し、ひいてはY方向に偏向された電
子ビームのY方向への移動がこの電子ビームの照射によ
る半導体層3の熱応答よりも速くなり、この結果半導体
層3のY方向照射範囲内における温度が均一化され、ム
ラのないアニールを行うことができる。
Although the semiconductor layer 3 on the substrate 4 is irradiated with the point electron beam 9 in the first embodiment described above, the invention is not limited to this. For example, as in the second embodiment shown in FIGS. 3A and 3B in which the same parts as those in FIG. A pair of high-frequency plates 15 is provided between the dual-purpose substrate holder 2 and the dual-purpose substrate holder 2.
The high frequency electric field causes the point electron beam 9 to be deflected at high speed in the Y direction to irradiate the semiconductor layer 3 on the substrate 4 with the pseudo linear electron beam 16, and the focusing coil 10 in the X direction
Alternatively, the scanning may be performed relatively slowly in the X direction. In this case, the frequency of high-speed deflection is set to 2
When the frequency is increased to 00 kHz and 2 MHz, the number of reciprocations (frequency) of the electron beam deflected in the Y direction within the Y direction deflection range increases, and consequently the movement of the electron beam deflected in the Y direction in the Y direction. Is faster than the thermal response of the semiconductor layer 3 due to the irradiation of the electron beam, and as a result, the temperature of the semiconductor layer 3 in the irradiation range in the Y direction is made uniform, and uniform annealing can be performed.

【0011】また、上述した第1実施例では、水平に設
けられた陽極兼基板ホルダ2の左斜め上方に電子銃5を
設けているが、これに限定されるものではない。例え
ば、図5と同一部分には同一の符号を付した図4に示す
第3実施例のように、陽極兼基板ホルダ2を適宜に傾斜
させ、その中心部の真上に電子銃5を設けるようにして
もよい。このようにすると、図1に示す第1実施例と比
較して、装置の設置スペースを小さくすることができ
る。
Further, in the above-described first embodiment, the electron gun 5 is provided obliquely above and to the left of the horizontally arranged anode / substrate holder 2, but the present invention is not limited to this. For example, as in the third embodiment shown in FIG. 4 in which the same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, the anode / substrate holder 2 is appropriately tilted, and the electron gun 5 is provided right above the central portion thereof. You may do it. By doing so, the installation space of the device can be reduced as compared with the first embodiment shown in FIG.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電子ビームを半導体層にその表面に対して斜めから
照射しているので、電子ビームのビーム径は小さくて
も、照射ビームスポットを大きくすることができ、ひい
ては半導体層の深さ方向の温度制御を容易とすることが
でき、また特に点状電子ビームの場合にはスループット
の向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the semiconductor layer is irradiated with the electron beam obliquely with respect to the surface thereof. Therefore, even if the beam diameter of the electron beam is small, the irradiation beam spot can be formed. The temperature of the semiconductor layer can be increased, and the temperature control in the depth direction of the semiconductor layer can be facilitated. In particular, in the case of a point electron beam, the throughput can be improved.

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

【図1】この発明の第1実施例を説明するための電子ビ
ームによるアニール装置の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electron beam annealing apparatus for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】点状電子ビームのビーム径と照射ビームスポッ
トとの関係を説明するために示す図。
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a beam diameter of a point electron beam and an irradiation beam spot.

【図3】(A)はこの発明の第2実施例を説明するため
の電子ビームによるアニール装置の概略構成図、(B)
はその一部の平面図。
FIG. 3A is a schematic configuration diagram of an electron beam annealing apparatus for explaining a second embodiment of the present invention; FIG.
Is a plan view of part of it.

【図4】この発明の第3実施例を説明するための電子ビ
ームによるアニール装置の概略構成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an electron beam annealing apparatus for explaining a third embodiment of the present invention.

【図5】従来の電子ビームによるアニール装置の概略構
成図。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional electron beam annealing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 半導体層 9 点状電子ビーム 14 照射ビームスポット 3 Semiconductor layer 9 Point electron beam 14 Irradiation beam spot

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子ビームを半導体層にその表面に対し
て斜めから照射して前記半導体層をアニールすることを
特徴とする電子ビームによるアニール方法。
1. An annealing method using an electron beam, which comprises irradiating a semiconductor layer with an electron beam obliquely with respect to a surface thereof to anneal the semiconductor layer.
JP10727493A 1993-04-12 1993-04-12 Annealing method with electron beam Pending JPH06302535A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10727493A JPH06302535A (en) 1993-04-12 1993-04-12 Annealing method with electron beam

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113972344A (en) * 2020-07-22 2022-01-25 Tcl科技集团股份有限公司 Light emitting diode and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113972344A (en) * 2020-07-22 2022-01-25 Tcl科技集团股份有限公司 Light emitting diode and preparation method thereof

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