JPS61151449A - 電子線回折装置 - Google Patents
電子線回折装置Info
- Publication number
- JPS61151449A JPS61151449A JP59272920A JP27292084A JPS61151449A JP S61151449 A JPS61151449 A JP S61151449A JP 59272920 A JP59272920 A JP 59272920A JP 27292084 A JP27292084 A JP 27292084A JP S61151449 A JPS61151449 A JP S61151449A
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- Japan
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- electron beam
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- differaction
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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】
【発明の利用分野〕
本発明は、半導体、金属、絶縁物のアニールによる結晶
性の変化を観察するに好適な電子線回折装置に関する。
性の変化を観察するに好適な電子線回折装置に関する。
反射電子線回折は試料の結晶性の評価法としてたいへん
有利な技術である６その原理は、試料表面に対しある角
度から電子線を入射するとこの反射電子が試料の結晶構
造により唯一の回折パターンを形成する事にある。この
装置を用いると、たとえばアニールによる非晶質半導体
の単結晶化あるいは多結晶化を観察する事ができる。こ
の場合、電気炉等を用いて試料を７ニールしたのち、こ
れを室温まで冷却し１次に、炉から取り出す時に大気に
触れる為に試料表面に形成される自然酸化膜等の被膜除
去の処理を行ない、電子線回折装置の試料室に導入し、
試料室を高真空まで排気した後、電子線回折像の観察を
行なう、という手順をとる。
有利な技術である６その原理は、試料表面に対しある角
度から電子線を入射するとこの反射電子が試料の結晶構
造により唯一の回折パターンを形成する事にある。この
装置を用いると、たとえばアニールによる非晶質半導体
の単結晶化あるいは多結晶化を観察する事ができる。こ
の場合、電気炉等を用いて試料を７ニールしたのち、こ
れを室温まで冷却し１次に、炉から取り出す時に大気に
触れる為に試料表面に形成される自然酸化膜等の被膜除
去の処理を行ない、電子線回折装置の試料室に導入し、
試料室を高真空まで排気した後、電子線回折像の観察を
行なう、という手順をとる。
このような例としてＭ、 Ｉｃｈｉｋａｗａ ｅｔａ
ｌ Ｊａｐａｎ。
ｌ Ｊａｐａｎ。
Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、 ２１ （１９８２）
１４５が挙げられる。
１４５が挙げられる。
この場合、次のような問題点があった。（１）。
上記説明よりわかるように、試料の７ニールから観察ま
で、かなりの時間を要する。（２）、自然酸化膜等の被
膜除去の処理後の試料表面と１本来の測定対象であるア
ニール中の試料表面が全く同じとは言いきれない、（３
）、アニール時間に対する結晶性の変化を調べる際、ア
ニールと電子線回折装置を交互にくり返すため、そのた
びに回折装置のホルダーに試料をはずしたりつけたりす
る事になり、試料面内の厳密に同一の場所のｍｅが困難
である。したがって、アニール時間による結晶性の変化
と試料内の場所による結晶性の違いとを厳密に分離する
ことができない、（４）、回折像がハローパターンであ
れば試料は非晶質、菊池線の明瞭なパターンならば単結
晶と判断するが、どの程度単結晶なのか数量的な議論が
できない。
で、かなりの時間を要する。（２）、自然酸化膜等の被
膜除去の処理後の試料表面と１本来の測定対象であるア
ニール中の試料表面が全く同じとは言いきれない、（３
）、アニール時間に対する結晶性の変化を調べる際、ア
ニールと電子線回折装置を交互にくり返すため、そのた
びに回折装置のホルダーに試料をはずしたりつけたりす
る事になり、試料面内の厳密に同一の場所のｍｅが困難
である。したがって、アニール時間による結晶性の変化
と試料内の場所による結晶性の違いとを厳密に分離する
ことができない、（４）、回折像がハローパターンであ
れば試料は非晶質、菊池線の明瞭なパターンならば単結
晶と判断するが、どの程度単結晶なのか数量的な議論が
できない。
（ちなみに、従来、この結晶性の指数として試料の屈折
率がしばしば用いられてきた。しかし、プローブである
可視光の試料に対する侵入深さが大きいため、深さ分解
能が不充分で、この点からも侵入深さの浅い電子線を用
いた結晶性の程度の数量的評価技術の開発が望まれた。
率がしばしば用いられてきた。しかし、プローブである
可視光の試料に対する侵入深さが大きいため、深さ分解
能が不充分で、この点からも侵入深さの浅い電子線を用
いた結晶性の程度の数量的評価技術の開発が望まれた。
）
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の問題を解決するために。
試料の７ニールと電子線回折像観察を同時に行ない、か
つ、その回折像を空間フーリエ分解する事により試料の
結晶性の程度を数量的に表わす装置を提供する事にある
。
つ、その回折像を空間フーリエ分解する事により試料の
結晶性の程度を数量的に表わす装置を提供する事にある
。
本発明は次の２つよりなる。（１）、電子線回折装置の
試料ホルダーにヒーターを組み込む事により、試料のア
ニールと電子線回折像Ｉｔ察を同時に行なう事を可能に
する。（２）、回折像をうつし出す螢光板に撮像装置と
画像処理装置を取り付け１回折像の空間フーリエ分解を
行ない、その高周波成分の強度により試料の結晶性の程
度を数量的に表示する。
試料ホルダーにヒーターを組み込む事により、試料のア
ニールと電子線回折像Ｉｔ察を同時に行なう事を可能に
する。（２）、回折像をうつし出す螢光板に撮像装置と
画像処理装置を取り付け１回折像の空間フーリエ分解を
行ない、その高周波成分の強度により試料の結晶性の程
度を数量的に表示する。
第１図に本発明による測定装置の実施例を示す。
電子線１をタングステンチップ２から熱電子放射により
引き出し、収束コイル３、スティグマコイル４により電
子ビームの収束、ビーム整形を行ない、試料６に照射し
た。電子線の引き出し電圧は５ｋＶ、加速電圧は２０ｋ
Ｖであり、試料表面に対する電子線の入射角度は約５＠
を選んだ、試料はそのホルダーに組み込まれた抵抗加熱
式ヒータ７により加熱され、その温度はやはりホルダー
に組み込まれた熱電臀８および試料表面を覗ける位置に
設置されたビューポート（図示せず）に取り付けた放射
温度計９により測定した。この場合、試料加熱装置とし
て試料裏面あるいは表面に対向して設けられたランプ加
熱装置（図示せず）、あるいはビューボートを通して試
料を照射するレーザ加熱装置（図示せず）でもよい事は
言うまでもない。試料面で反射した電子線１９は螢光板
１１に回折パターンを描き、それを撮像装置１２により
撮像し、画像処理により空間フーリエ分解した結果をデ
ィスプレイ上に出力した。空間周波数２０ｍ−１以上の
フーリエ成分の最大値をデジタル表示器に表示した。こ
の場合、この値（以下、信号と呼ぶ）の大きさは回折像
の菊池線の明瞭度と対応する。信号のアニールによる経
時変化をＸ−ｔレコーダにより記録した。
引き出し、収束コイル３、スティグマコイル４により電
子ビームの収束、ビーム整形を行ない、試料６に照射し
た。電子線の引き出し電圧は５ｋＶ、加速電圧は２０ｋ
Ｖであり、試料表面に対する電子線の入射角度は約５＠
を選んだ、試料はそのホルダーに組み込まれた抵抗加熱
式ヒータ７により加熱され、その温度はやはりホルダー
に組み込まれた熱電臀８および試料表面を覗ける位置に
設置されたビューポート（図示せず）に取り付けた放射
温度計９により測定した。この場合、試料加熱装置とし
て試料裏面あるいは表面に対向して設けられたランプ加
熱装置（図示せず）、あるいはビューボートを通して試
料を照射するレーザ加熱装置（図示せず）でもよい事は
言うまでもない。試料面で反射した電子線１９は螢光板
１１に回折パターンを描き、それを撮像装置１２により
撮像し、画像処理により空間フーリエ分解した結果をデ
ィスプレイ上に出力した。空間周波数２０ｍ−１以上の
フーリエ成分の最大値をデジタル表示器に表示した。こ
の場合、この値（以下、信号と呼ぶ）の大きさは回折像
の菊池線の明瞭度と対応する。信号のアニールによる経
時変化をＸ−ｔレコーダにより記録した。
試料として（１００）面方位の単結晶Ｓｉウェハ上に非
晶質Ｓｉをｔｏｏｏ人の厚さで堆積したものを用い、こ
れを６００℃あるいは７５０℃でアニールしながら結晶
性の変化を調べた結果を、それぞれ、第２図（ａ）、（
ｂ）に示す、これにより、６００℃のアニールではアニ
ール時間約６分で、７５０℃のアニールでは約２秒で非
晶質Ｓｉが単結晶化する事がわかる。一方、単結晶Ｓｉ
ウェハ上に熱酸化法により１０００人厚さのＳ ｉ Ｏ
，膜を形成し、その上にやはり１０００人厚さで非晶質
Ｓｉを堆積し、これを６００℃あるいは７５０℃で７ニ
ールしながら結晶性の変化を調べたところをそれぞれ、
第３図（ａ）、（ｂ）に示す、これにより、６００℃の
アニールでは約５０分で、７５０℃のアニールでは約６
秒で結晶化（この場合、多結晶化）が終了することがわ
かる。またその時の信号の強度は前述の単結晶化に比べ
約２／３程度となっていることがわかる。
晶質Ｓｉをｔｏｏｏ人の厚さで堆積したものを用い、こ
れを６００℃あるいは７５０℃でアニールしながら結晶
性の変化を調べた結果を、それぞれ、第２図（ａ）、（
ｂ）に示す、これにより、６００℃のアニールではアニ
ール時間約６分で、７５０℃のアニールでは約２秒で非
晶質Ｓｉが単結晶化する事がわかる。一方、単結晶Ｓｉ
ウェハ上に熱酸化法により１０００人厚さのＳ ｉ Ｏ
，膜を形成し、その上にやはり１０００人厚さで非晶質
Ｓｉを堆積し、これを６００℃あるいは７５０℃で７ニ
ールしながら結晶性の変化を調べたところをそれぞれ、
第３図（ａ）、（ｂ）に示す、これにより、６００℃の
アニールでは約５０分で、７５０℃のアニールでは約６
秒で結晶化（この場合、多結晶化）が終了することがわ
かる。またその時の信号の強度は前述の単結晶化に比べ
約２／３程度となっていることがわかる。
上記説明より明らかなように、試料のアニールと電子線
回折観察を同時に行ない、かつ、結晶性の程度をその回
折像の明瞭度を数量的に表示する装置を提供する本発明
によって、アニールによる試料結晶性の変化を短時間、
かつ試料内の同一の場所において（その場観察／ｉｎ
５ｉｔｕ） 数量的に１ｌｉｌ察する□事が可能とな
った。
回折観察を同時に行ない、かつ、結晶性の程度をその回
折像の明瞭度を数量的に表示する装置を提供する本発明
によって、アニールによる試料結晶性の変化を短時間、
かつ試料内の同一の場所において（その場観察／ｉｎ
５ｉｔｕ） 数量的に１ｌｉｌ察する□事が可能とな
った。
第１図は本発明の実施例の概念図、第２図はアニールに
よる非晶質Ｓｉの単結晶化を本発明の装置により測定し
た結果を示す図、第３図はアニールによる非晶質Ｓｉの
多結晶化を本発明の装置により測定した結果を示す図で
ある。 １・・・入射電子線、２・・・電子線源、３・・・収束
コイル。 ４・・・スティグマコイル、５・・・偏向コイル、６・
・・試料断面、７・・・抵抗加熱ヒータ、８・・・熱電
対、９・・・放射温度計、１０・・・反射電子線、１１
・・・螢光板断頁１図
よる非晶質Ｓｉの単結晶化を本発明の装置により測定し
た結果を示す図、第３図はアニールによる非晶質Ｓｉの
多結晶化を本発明の装置により測定した結果を示す図で
ある。 １・・・入射電子線、２・・・電子線源、３・・・収束
コイル。 ４・・・スティグマコイル、５・・・偏向コイル、６・
・・試料断面、７・・・抵抗加熱ヒータ、８・・・熱電
対、９・・・放射温度計、１０・・・反射電子線、１１
・・・螢光板断頁１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、回折像の空間周波数をフーリエ分解する機構をそな
えた電子線回折装置。 ２、試料を加熱する機構およびあるいは試料温度を測定
する機構を付加した第１項記載の電子線回折装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59272920A JPS61151449A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 電子線回折装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59272920A JPS61151449A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 電子線回折装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61151449A true JPS61151449A (ja) | 1986-07-10 |
Family
ID=17520595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59272920A Pending JPS61151449A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 電子線回折装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61151449A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415155U (ja) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | ||
| JPS6415955U (ja) * | 1987-07-13 | 1989-01-26 | ||
| JPH02216041A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-28 | Nobuo Mikoshiba | 反射電子線回折装置 |
| US5010250A (en) * | 1990-01-09 | 1991-04-23 | The University Of Rochester | System for surface temperature measurement with picosecond time resolution |
| JPH06249799A (ja) * | 1993-02-25 | 1994-09-09 | Natl Res Inst For Metals | 電子線回折強度迅速精密計測装置 |
| JPH08110311A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-04-30 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | アモルファス評価方法及びその評価に用いる評価装置 |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP59272920A patent/JPS61151449A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415955U (ja) * | 1987-07-13 | 1989-01-26 | ||
| JPS6415155U (ja) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | ||
| JPH02216041A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-28 | Nobuo Mikoshiba | 反射電子線回折装置 |
| US5010250A (en) * | 1990-01-09 | 1991-04-23 | The University Of Rochester | System for surface temperature measurement with picosecond time resolution |
| JPH06249799A (ja) * | 1993-02-25 | 1994-09-09 | Natl Res Inst For Metals | 電子線回折強度迅速精密計測装置 |
| JPH08110311A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-04-30 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | アモルファス評価方法及びその評価に用いる評価装置 |
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