JPH03257751A - イオンビーム分析装置の試料チャンバ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体技術分野をはしめ医療・バイオ技術等
の分野において、高エネルギー電荷ビームを用いて試料
の微小領域の組成や物性を分析するイオンビーム分析装
置の試料チャンバに関し、詳細には、イオン種・エネル
ギーの異なる各種イオンビームを用いることができ、多
種・多様な分析に対応し得るように機能改善されたイオ
ンビーム分析装置の試料チャンバに関するものである。

〔従来の技術〕

半導体技術分野では、膨大な量の情報をコンピュータで
処理するため、記憶容量の増大と情報処理速度のより高
速化が求められている。そのため１５開干３−２５７７
５１　（２） 、ＩＣの高ｓ積化がＬＳＩから■ＬＳ■へ、更ニは三次
元ＩＣへと開発が進められており、これに伴って、個々
の素子やその配線等は、極微小化および多層化され、か
つその表面から極めて浅い領域が使われるようになりつ
つある。

一方、このようなＩＣの開発やプロセス研究には、ミク
ロな２Ａ域における原子分布の分析が重要であり、最近
では、高エネルギー（ＭｅＶ）の軽イオンビームを用い
るラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ）や粒子励起Ｘ線分
光法（Ｐ’１ＸＥ）などの分析手法の有効性が認識され
、これら分析の可能なイオンビーム分析装置が広く用い
られつつある。

第６図に従来のイオンビーム分析装置の構成配置の代表
的１例を示す。この例では、加速器（６１）から発射さ
れた高エネルギーのイオンビームＢを、偏向分析ＮＮ石
（６２）にてイオン種・エネルギーを選別すると共に、
続く対物コリメータ（６３）および電位石レンズ（６４
）で所期の集束イオンビームとして試料チャンバ（６５
）内に導入し、該試料チャンバ（６５）内のターゲット
（６０）、すなわち分析用の試料上にビームスポットを
結ばせて、その照射により試料表面から放散されるイオ
ン・電子・光子等を、該試料チャンバ（６５）内の検出
器（６Ｇ）で検出しその［！類・エネルギー・角度等を
解析することで、試料の極表面近傍または表面から内部
にかけての原子分布情報を得る構成とされている。

そして、これらイオンビーム分析装置においては、ＲＢ
Ｓ法では散乱イオンを、ＰＩＸＥ法では特性Ｘ線を検出
して測定・分析するのであるが、用いるイオンビーム種
別の如何によって、その分析の対象・範囲がそれぞれ異
なるものとなる。

すなわち、試料の結晶に対してランダムに入射されるイ
オンの後方散乱イオンを測定するランダムＲＢＳ法では
、−剛オーダーの径のＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌなイオ
ンビーム（以下、太径ビームと略称）を用いることで、
機能薄膜半導体等における膜厚測定／界面構造の評価；
多層構造の非破壊検査；イオン注入／拡散プロセスの評
価などがなされ、一方、μ蒙オーダーの径に集束された
Ｍｉｃｒｏなイオンビーム（以下、細径ビームと略称）
を用いることで、機能薄膜半導体等におけるマスクレス
・イオン注入プロセス条件の検定；微細加工後のウェー
ハの診断；多層配線構造のマイグレーション評価などが
なされる。また、試料の結晶軸に対して平行に入射され
る平行な太径ビームの後方散乱イオンを測定するチャネ
リングＲＢＳ法では、電子材料等における結晶性ｙｉ膜
のエソチイング後の結晶性評価；結晶性薄膜のアニール
による結晶性回復；セラミック超伏４ＦＡ膜の結晶構造
の決定；結晶表面の格子欠陥評価などがなされる。

また、イオン照射により試料から発する特性Ｘ線を測定
するＰＩＸＥ法では、太径ビームを用いることで、環境
分析等における塵埃中の公害元素の定量分析；医学分析
等における生体糸ｎ織中の特定微量元素の定量評価；考
古学分析等における微量元素による年代同定などがなさ
れ、一方、細径ビームを用いることで、バイオ分析等に
おける細胞中の微量元素の分布測定；環境分析等におけ
る毛髪、貝、樹木の年輪に含有される公害元素の時系列
的な定量評価；医学分析における病変細胞中２７２− の微量元素組成の定量評価などがなされる。

このように、イオンビーム分析装置においては、用いる
イオンビームの種別の如何によって、広範囲かつ多種・
多様の測定・分析が可能になる。

このため、同一装置において複数種のイオンビームを用
いることのできる装置構成について多方面より検討が加
えられ、例えば、その斜視図である第７図に示すような
構成配置の多目的イオン分析設備が考案され、実用に供
されている。この例では、加速器（７１）から発射され
た高エネルギーのイオンビームを、イオン偏向電磁石（
７２）でイオン種・エネルギーを選別すると共に、それ
ぞれ特性の異なるイオンビームを、異なる３方向に曲げ
て三つの分析ライン（７３）、（７４）、（７５）に振
り分け、その特性に対応する各種分析に用いる構成とさ
れている。また、各分析ラインに振り分けられたイオン
ビームは、これら分析ラインに配設された対物コリメー
タおよびＮＭ！を石レンズで所定の形態および径のビー
ムとされ、各分析ライン（７３）、（７４）、（７５）
の終端部に配されたそれぞれ構成の異なる試料チャンバ
（７６）、（７７）、（７８）内に導入される。

この従来の多目的イオン分析設備においては、第一の分
析ライン（７３）で、細径ビームを用いるランダムＲＢ
Ｓ法およびＰＩＸＥ法による分析を、第二の分析ライン
（７４）で、平行な太径ビームを用いるチャネリングＲ
ＢＳ法による分析を、第三の分析ライン（７５）で、太
径ビームを用いるランダムＲＢＳ法およびＰＩＸＥ法に
よる分析を行うものとし、そのシステム全体で、広範囲
かつ多種・多様の分析に対応する構成とされている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したように、イオン分析装置では、用いるイオンビ
ームの種別を種々に変更できると、非常に広範囲かつ多
種・多様の分析が可能となるが、しかし、上記前者の従
来のイオン分析装置を用いる場合、この装置が本来的に
特定種のイオンビームを用いる単機能的な装置であるた
め、すなわち、加速器から発射されたビームを偏向分析
電磁石で特定の角度方向に偏向させることでイオン種を
選別し、特定種のイオンビームを特定の照射ラインに沿
ってターゲットに照射する構成とされているので、限定
された種類の分析だけにしか対応できない、そのため、
上記後者の従来の多目的イオン分析設備のように、加速
器からのビームをイオン偏向電磁石でイオン種・エネル
ギーを選別すると共に、それぞれ特性の異なるイオンビ
ームを複数の分析ラインに振り分け、その用途ごとの各
種分析に用いる構成が採用されていたのであるが、しか
し、この場合、広範囲かつ多種・多様の分析に対応でき
るものの、イオン偏向電磁石以降の各分析ラインを、そ
れぞれの目的に応じて異なる構成としなければならず、
装置が大型化するに加え、各分析ラインがそれぞれ異な
る角度をもって広がるため、装置コストと設置スペース
の増大を招くという問題点があった。

そこで、本発明者等は、これら従来技術の問題点を解消
し、多種・多様な分析が可能で、かつ、コンパクトな構
成のイオンビーム分析装置を得るために種々検討を加え
た結果、その目的を達成するには、■特定種のイオンビ
ームを変更可能に選別し、これを同一ビーム照射軸線上
に沿ってターゲットに照射できるようにする一方、■同
一ビーム照射軸線上に沿って照射される各種イオンビー
ムを同一試料チャンバ内に導入して、これら特性の異な
る各種のイオンビームを選択的に用いて種々の分析を行
うことができるようにすることが、最も効果的であると
の結論を得たのである。

そして、これらを具現化するため種々検討した結果、■
特定種のイオンビームを変更可能に選別して同一ビーム
照射軸線上に沿ってターゲットに照射するについては、
例えば、本発明者等が先に出願した集束イオンビーム装
置（特願平１−３０２３９２号）の構成、すなわち、加
速器のすぐ下流に対物コリメータを配すると共に、該対
物コリメータと電磁石レンズとの間にイオン種・エネル
ギーの分析コンポーネント〔例えば、ウィーン（ＥＸＢ
）型装置分析器〕を配した構成を採用すれば、実現可能
であるが、しかし、■同一ビーム照射軸線上に沿って照
射される各種のイオンビームを導入すると共に、これら
特性の異なる各種のイオンビームを選択的に用いて分析
できる構成の試料チャンバは、未だ知られておらず、そ
の目的に沿う新たな構成の試料チャンバが必要であるこ
とがわかった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、
特性の異なる各種のイオンビームを同一ビーム照射軸線
上に沿って導入すると共に、これらイオンビームを選択
的に用いて、多種・多様の分析を効率良く行い得るイオ
ンビーム分析装置の試料チャンバの提供を目的とするも
のである。

〔ｙＡ題を解決するための手段］ 本発明は、内部に配置した試料にイオンビームを照射し
てラザフォード後方散乱法や粒子励起Ｘ線分光法により
当該試料の分析をおこなうイオンビーム分析装置の試料
チャンバにおいて、前述目的を達成するために、次の技
術的手段を講じている。すなわち、本発明は、太径また
は細径のイオンビームを選択的に同一ビーム照射軸線上
に沿って導入するビーム導入口を有する一方、太径のイ
オンビームによる分析用の複数の試料を搭載し、これら
試料の内の一つを選択的に前記ビーム照射１Ｎ開平３−
２５７７５１　（４） 軸線上に位置決め可能な多試料位置決め装置と、該多試
料位置決め装置と前記ビーム導入口との間における前記
ビーム照射軸線と交差する位置に対して進退可能に設け
られると共に、細径のイオンビームによる分析用の試料
を搭載し、該試料を前記ビーム照射軸線上に高精度に位
置決め可能なゴニオメータとを内部に有することを特徴
とする。

また、請求項２記載の発明は、ゴニオメータとビーム導
入口との間のビーム照射軸線上に、散乱イオンを検出す
るアニユラ−型ディテクタを配設したことを特徴とする
。

また、請求項３記載の発明は、アニユラ−型ディテクタ
が、ビーム照射軸線上から退避可能に設けられる一方、
顕微鏡の検出部を搭載し、該顕微鏡の検出部をゴニオメ
ータに搭載された試料に近接せしめる移動機構を有する
ことを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、試料チャンバ内に連通し
て設けられ、その内部を試料チャンバと独立して脱気可
能なロードロックチャンバと、該ロードロックチャンバ
と試料チャンバとの間に介設されたゲート弁と、細径の
イオンビームによる分析用の試料を保持してロードロツ
タチャンバ内とゴニオメータとの間を移動し、該試料を
ゴニオメータ上に着脱可能な試料着脱機構とを有するこ
とを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、ゴニオメータが、太径の
イオンビームによる分析用の試料も搭載可能であると共
に、その試料搭載面部が、ビーム照射軸線に交差する点
を中心として傾動可能であることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によるイオンビーム分析装置の試料チャンバは、
太径またば細径のイオンビームを選択的に同一ビーム照
射軸線上に沿って導入するビーム導入口を有する一方、
太径のイオンビームによる分析用の複数の試料を搭載し
、これら試料の内の一つを選択的にビーム照射軸線上に
位置決め可能な多試料位置決め装置を内部に有するので
、該多試料位置決め装置に搭載された複数の試料それぞ
れに、太径のイオンビームを順次に照射させて、太径の
イオンビームを用いるランダムＲＢＳ法およびＰＩＸＥ
法による分析を効率良く行い得る。

また、多試料位置決め装置とビーム導入口との間におけ
るビーム照射軸線と交差する位置に対して進退可能に設
けられ、搭載した細径のイオンビームによる分析用の試
料をビーム照射軸線上に高精度に位置決め可能なゴニオ
メータを内部に有するので、該ゴニオメータに搭載され
た試料上に、細径のイオンビームのビームスポットを結
ばせて、細径のイオンビームを用いるランダムＲＢＳ法
およびＰＩＸＥ法による分析を行い得る。また、該ゴニ
オメータは、ビーム照射軸線と交差する位置から進退可
能とされであるので、前記多試料位置決め装置に搭載さ
れた試Ｌｊ４の太径のイオンビームによる分析に際して
、ビーム照射軸線と交差する位置から退避し得て、該試
料に対するイオンビームの照射を阻害することなく通過
さ・ヒ得る。

請求項２記載の発明では、ゴニオメータとビーム導入口
との間のビーム照射軸線上に、ゴニオメータに搭載され
た試料に対する立体角を大きくで２７４− きるアニユラ−型ディテクタを配設するので、該試料か
らの散乱イオンを高精度に検出でき、より高度の測定・
分析を行い得る。

請求項３記載の発明では、アニユラ−型ディテクタをビ
ーム照射軸線上から退避させる一方、移動機構にて顕微
鏡の検出部を、ゴニオメータに搭載された試料に近接さ
せることができるので、イオンビームを照射してアニユ
ラ−型ディテクタにて散乱イオンを検出した後の試料表
面を顕微鏡で直接的に観察でき、細径のイオンビームを
用いるＲＢＳ法による分析のように許容される照射ビー
ム量が小さい場合でも、これら両者による検出および観
察によって、その測定・分析の精度をよりも育かなもの
とし得る。

請求項４記載の発明では、試料チャンバ内に連通し、か
つ間にゲート弁を介設して、独立して脱気可能なロード
ロックチャンバを有すると共に、試料を保持してロード
ロツタチャンバ内とゴニオメータとの間を移動し、該試
料をゴニオメータ上に着脱可能な試料着脱機構とを有す
るので、試料チャンバ内の減圧状態を維持したままゴニ
オメータ上の試料を交換し得て、細径のイオンビームに
よる分析を、連続的に効率良く行い得る。

請求項５記載の発明では、ゴニオメータが、太径のイオ
ンビームによる分析用の試料も搭載可能であると共に、
その試料搭載面部が、ビーム照射軸線に交差する点を中
心として傾動可能とされであるので、該ゴニオメータに
搭載された試料に照射されるビームの入射角度を容易に
調整し得て、太径の平行ビームを用いるチャネリングＲ
ＢＳ法による分析を確実かつ効率良く行い得る。

なお、上述した太径のイオンビームとは、そのビーム径
をＷＡ１１オーダーの径とされたＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎ
ａｌなイオンビームであり、一方、細径のイオンビーム
とは、その径をμｍオーダーの径に集束されたＭｉｃｒ
ｏなイオンビームである。

〔実ｈＩｌＩ例〕

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の試料チャンバの構成の一実施例および
その配置例を示す上断面図である。同図において、（１
）はチャンバであって、該チャンバ（１）は、真空圧力
容器として形成され、その前側壁部にビーム導入口（２
）を設け、該ビーム導入口（２）に対向する後側壁部に
はヒンジ（Ｉｂ）を介して開閉可能な後部扉（１ａ）を
設けている。該チャンバ（１）は、ここでは図示を省略
した給排気管を介して図外の給排気手段に連通されてあ
り、その内部を所定の真空度に脱気できるものとされて
いる。

一方、ビーム導入口（２）は、イオンビームＢの入射側
に向けて突出する円筒状とされ、その中心軸線の延長線
、すなわち図中の二点鎖線で示すビーム照射軸線ＢＬに
沿ってイオンビームＢをチャンバ（１）内に導入するも
のとされている。

（３）は多試料搭載盤であって、該多試料搭載盤（３）
は、ターンテーブル式の円盤状のもので、チャンバ（１
）の後部扉（１ａ）内面上に配され、その回転軸を、真
空シール軸受を介して後部扉（１ａ）に回転自由に支持
されると共に、後部扉（１ａ）外側に配されたモータ（
４）に連結させており、このモータ（４）によって回転
させられる。また、該多試料搭載盤（３）は、その前面
外周部の同ピンチ円上に、等ピッチに設けられた多数個
の試料ホルダを備え、太径のイオンビームによる分析用
の試料（５）を多数搭載すると共に、そのピッチ円の一
方の接点を、ビーム照射軸線ＢＬ上に合致させて、該ビ
ーム照射軸線ＢＬに直交する方向に回転するものとされ
ている。

一方、この多試料（δ載盤（３）を回転させるモータ（
４）は、図外のモータドライバーによって制御され、そ
の出力軸の回転・停止の角度位相を高精度に設定・調整
できるものとされてあり、多試料搭載盤（３）に搭載さ
れた各試料（５）それぞれを、選択的または順次に、ビ
ーム照射軸線ＢＬ上に位置決めさセることかできる。ま
た、後部扉（ｌａ）は、これら多試料搭載盤（３）およ
びモータ（４）を取り付けたまま開放でき、この後部扉
（１ａ）を開放することで、試料（５）の多試料搭載盤
（３）への着・脱はチャンバ（１）外で容易に行うこと
ができる。

（６）は検出器であって、該検出器（６）は、例えば、
コイン型ディテクタ等からなり、多試料搭載盤（３）に
対するビーム照射軸線ＢＬと一定角度をもつ斜め前方に
配され、太径のイオンビームの照射に際して試料（５）
から放散される散乱イオンや特性Ｘｌ１ｌｉｌを検出し
て、ここでは図示を省略した図外の測定・分析装置に電
気信号として伝えるものである。

（７）はゴニオメータであって、該ゴニオメータ（７）
は、例えば、真空フランジを備える高真空用の精密三軸
式のものからなり、多試料搭載盤（３）の前方に位置す
るチャンバ（１）側壁を貫通すると共に、該チャンバ（
１）側壁に真空フランジを介して装着され、駆動部をチ
ャンバ（１）外に、被駆動側の試料載置部（７ａ）をチ
ャンバ（１）内に位置させて、ビーム照射軸線ＢＬに直
交する方向に配設されてあり、細径のイオンビームによ
る分析用の試料（８）を、その試料載置部（７ａ）に搭
載し、ビーム照射軸線ＢＬ上において集束イオンビーム
のビームスポットが結ばれる位置に、高精度に位置決め
させることができる。

また、このゴニオメータ（７）は、その試料載置部（７
ａ）を、Ｘ−Ｙ−Ｚ三軸の任意方向に傾斜させて搭載し
た試料（８）をビーム照射軸線ＢＬに対して各２０７８
開平３−２５７７５１　（ｅ） 度の範囲内の全方向に傾斜させ得ると共に、ビーム照射
軸線ＢＬ上から退避可能とされている。更に、これら動
作のために該ゴニオメータ（７）が備えるステップモー
タは、前記図外の測定・分析装置に附設された制御装置
に接続されている。

（９）は検出器であって、該検出器（９）は、例えば、
コイン型ディテクタ等からなり、ゴニオメータ（７）の
試料載置部（７ａ）に対するビーム照射軸線ＢＬと一定
角度をもつ斜め前方に配され、細径のイオンビームの照
射に際して、試料（８）から放散される散乱イオンや特
性Ｘ線を検出して、ここでは図示を省略した前記図外の
測定・分析装置に電気信号として伝えるものである。

０ωはロードロックチャンバであって、該ロードロック
チャンバ０ωは、ゴニオメータ（７）の配置位置に対向
するチャンバ（１）側壁部の外側に配設され、ゲート弁
（１０ａ）を備える連絡口を介してチャンバ（１）内に
連通されている。また、該ロードロックチャンバ０ωは
、独自に給排気手段に連通されており、その内をチャン
バ（＋）とは独立して脱気できるものとされている。

（！１）はマニピュレータであって、該マニピュレータ
０１）は、ロードロックチャンバ０（Ｄ内に配され、該
ロードロックチャンバ００）に接続されたシリンダ機構
０２１によって駆動されて、その先端の試料把持部（ｌ
ｌａ）に試料を保持してロードロックチャンバ００）内
とゴニオメータ（７）の試料載置部（７ａ）上との間を
往復し、ゴニオメータ（７）の試料８１部（７ａ）に搭
載された試料（８）を着・脱してロードロックチャンバ
ＯＩを介して交換するものである。また、シリンダ機構
０２１は、ゲート弁（１０ａ）と同一の制御装置にて制
御され、ゲート弁（１０ａ）の開放時のみにおいてマニ
ピュレータ００を駆動するものとされている。

翻って、第１図において、（ａ）は静電型加速器、わ）
は対物コリメータ、（Ｃ）はウィーン（Ｅ　Ｘ　Ｂ）型
質量分析器、（ｄ）はイオン選別スリット、（ｅ）は画
電極電磁レンズであって、これらは本発明者等が先に出
願した集束イオンビーム装置の構成配置の一例を援用し
たものである。これら構成配置において、静電型加速器
（ａ）内のイオン源で発生した、例えばＨｅ・、ｌｉｅ
”を含むイオンは、加速管で加速されて、数ＭｅＶの高
エネルギーのイオンビームとして発射され、直接、対物
コリメータ（ｂ）にて数十μｍに絞られた後に、ウィー
ン（ＥＸＢ）型質量分析器（Ｃ）に入る。そして、この
ウィーン（Ｅ　Ｘ　Ｂ）型質量分析器（Ｃ）において一
定条件のもとでつくられる＠場により、Ｈｅ’　イオン
だけが直進し、他の種のイオンはイオン選別スリット（
ｄ）に衝突して電荷を中和されて排除される。一方、直
進した１１ｅ゛　イオンビームＢは、続く四重極電磁レ
ンズ（ｅ）を経て、本実施例の試料チャンバ内に、その
ビーム導入口（２）からビーム照射軸線ＢＬに沿って入
射されるのである。

また、ビーム導入口（２）から導入されるイオンビーム
Ｂは、四重極電磁レンズ（ｅ）を作動させずにイオン選
別スリット（ｄ）にて０．１１ＲＩ１１−＋１１ＲＩ程
度の径に絞り込まれたイオンビーム、四重極７４１Ｍレ
ンズ（ｅ）の作動にて集束されてなるμｍオーダーの径
のビームスポットを結ぶ集束イオンビーム、イオン選別
スリット（ｄ）と四重極電磁レンズ（ｅ）の連携作動に
て形成されてなるー　オーダーの径の平行イオン２７６
一 ビームの内の何れかの種別が選択される。

上記構成を具備する本実施例の試料チャンバの作動を、
その説明図である第２図および第３図を用いて要約説明
する。なお、第２図および第３図において第１図と同番
号を付したものは、同じものであるのでここでは説明を
省略する。

まず、細径のイオンビームを用いる分析を行う場合を第
２図を用いて説明する。この場合には、上記の１を磁レ
ンズ（ｅ）の作動にて集束される集束イオンビームが選
択され、ビーム導入口（２）から導入された集束イオン
ビームは、チャンバ（１）内のビーム照射軸線ＢＬ上に
位置させたゴニオメータ（７）の試料載置部（７ａ）に
搭載した試料（８）上にビームスポットを結んで入射さ
れる。この集束イオンビームの入射により試料（８）か
ら散乱されるイオンまたは励起された特性Ｘ線をチャン
バ（１）内の検出器（９）で検出し、その種類・エネル
ギー・角度等を解析することで、該試料（８）の物性デ
ータを得るのである。

また、この場合には、ゴニオメータ（７）によって、試
料（８）をイオンビームのビームスポットに高精１５開
平３−２５７７５１　（７） 度に位置決めできるので、細径のイオンビームを用いる
ランダムＲＢＳ法およびＰＩＸＥ法による分析を精度良
く行うことができ、また、ロードロ・ツクチャンバ０ω
を介することで、チャンバ（１）内の真空度を維持した
ままゴニオメータ（７）の試料ｉ！置部（７ａ）上の試
料（８）をマニピュレータ（１１）によって交換できる
ので、これら細径のイオンビームを用いる分析を、連続
的に効率良く行うことができる。

一方、太径の平行イオンビームを用いる分析を行う場合
は、上記のイオン選別スリット（ｄ）と四重８ｉＩ電磁
レンズ（ｅ）の連携作動にて形成される平行イオンビー
ムを選択し、ビーム導入口（２）から導入された平行イ
オンビームを、チャンバ（１）内のビーム照射軸線ＢＬ
上に位置させたゴニオメータ（７）の試料載置部（７ａ
）に搭載した試料（８）上に入射させて、上記と同様に
、該試料（８）の物性データを得るのであるが、試料（
８）を搭載する試料載置部（７ａ）は、ビーム照射軸線
ＢＬに対して各２０度の範囲内の全方向に傾斜させて該
試料（８）に対する平行イオンビームの入射角度を調整
できるので、平行イオンビームを試料の結晶軸に対して
平行に入射させることが必要とされるチャネリングＲＢ
Ｓ法による分析を確実かつ効率よく行うことができる。

次に、太径のイオンビームを用いる分析を行う場合を第
３図を用いて説明する。この場合には、上記のイオン選
別スリット（ｄ）で０．１ｍｆｆ１〜１ｍ程度の径に絞
り込まれたイオンビームが選択され、ビーム導入口（２
）から導入され、ビーム導入口（２）からビーム照射軸
線ＢＬ上に沿って導入される。この場合には、ゴニオメ
ータ（７）の試料載置部（７ａ）とマニピュレータ（Ｉ
ｔ）は、ビーム照射線ＢＬから離れた位置に退避させら
れており、導入されたイオンビームは、多試料搭載盤（
３）に搭載してビーム照射軸線ＢＬ上に位置させた試料
（５）上に麟戴オーダの径のイオンビームとなって入射
される。このイオンビームの入射により試料（５）から
散乱されるイオンまたは励起された特性Ｘ線をチャンバ
（１）内の検出Ｈ（６）で検出し、その種類・エネルギ
ー・角度等を解析することで、該試料（５）の物性デー
タを得るのである。

また、この場合には、多試料搭載盤（３）に搭載した多
数の試料（５）それぞれに順次・連続的にイオンビーム
を悶射さセーることができるので、太径のイオンビーム
を用いるランダムＲＢＳ法およびＰＩＸＥ法による分析
を効率良く行うことができる６以上に述べたように、本
実施例の試料チャンバを用いることで、細径、太径およ
び平行なビームとそれぞれ特性の異なる各種のイオンビ
ームを同一ビーム照射軸線上に沿って導入すると共番こ
、これらイオンビームを選択的に用いて、同一のチャン
バ内で多種・多様な分析を行うことができ、これを用い
るイオンビーム分析装置を多目的の分析に対応でき、し
かも、コンパクトかつ安価なものとすることができる。

また、本発明に係る本実施例の試料ナヤンバでは、試料
の位置決め精度が比較的に低くてもよい太径のイオンビ
ームを用いる分析を、導入するイオンビームの下流側で
行い、■バッチで多数の試料を処理すると共に、試料の
装・脱を効率良く行い得る構成が採られる一方、高い位
置決め精度を要する細径のイオンビームによる分析を、
同一ビーム照射軸線上における上流２７７− 側で個別に行い、各試料を高精度に位置決めし得る構成
が採られているので、それぞれの分析を、その目的に合
致する再現性と精度をもって効率良く行うことができる
。

次いで、本発明の試料チャンバの他の実施例の構成を、
その上断面図である第４図ａおよび第４図ａのＡ−Ａ断
面図である第４図すを用いて説明する。なお、第４図ａ
および第４図すにおいて第１図と同番号を付したものは
、同しものであるのでここでは説明を省略する。

第４図ａおよび第４図すにおいて、側はアニユラ−型デ
ィテクタであって、該アニヱラー型ディテクタ０りは、
チャンバ（１）側壁を貫通すると共に、該チャンバ（１
）側壁の外側に真空フランジを介して装着されたシリン
ダＯａのピストン軸（１４ａ）先端に取着されて、ゴニ
オメータ（７）の試料載置部（７ａ）の間隔を隔てた前
方のビーム照射軸線計上に直交して退避可能に位置させ
られ、その中心孔（１３ａ）を通してのイオンビームの
照射に際して、試料（８）から放散される散乱イオンや
特性Ｘ線を検出して、特開平３−２５７７５１　　（８
） ここでは図示を省略した図外の測定・分析装置に電気信
号として伝えるものである。

０９は光学顕微鏡であって、該光学顕微鏡（＋５１は、
シリンダ圓の装着位置から略９０度角度位相を変えたチ
ャンバ（１）側壁を貫通すると共に、該チャンバ（１）
側壁に真空フランジを介して装着されたスライド機構Ｏ
ｅに組み込まれ、該スライド機構ａωの作動によって、
その顕鏡レンズ（１５ａ）をゴニオメータ（７）の試料
載置部（７ａ）に搭載された試料（８）上に接近させて
、チャンバ（１）外から該試料（８）の表面を顕鏡でき
るものとされている。また、該光学顕微鏡０５１の顕鏡
レンズ（１５ａ）の試料（８）への接近に際し、アニユ
ラ−型ディテクタ０３）は、第４図すに示すように、ビ
ーム照射軸線ＢＬ上から退避させられる。

なお、本実施例では光学顕微鏡を用いたが、その代わり
に電子顕微鏡を適用されても良い。

これら構成を具備する本実施例の試料チャンバでは、ア
ニユラ−型ディテクタ０■が、ゴニオメータ（７）の試
料載置部（７ａ）に搭載された試料（８）に対する立体
角を大きくとれるので、イオンビームの照射により試料
（８）から散乱されるイオンを高精度に検出でき、より
高度の測定・分析を行うことができるに加え、イオンビ
ームを照射した後の試料（８）表面を光学顕微鏡０９に
て直接的に観察できるので、その測定・分析の精度をよ
り確かなものとすることができる。

なお、本実施例の試料チャンバに、第１図に示した実施
例の構成のロードロックチャンバ００）およびマニピュ
レータ００を備えることができることは言うまでもない
、この場合には、ゴニオメータ（７）、マニピュレータ
０１）、アニユラ−型ディテクタ０りおよび光学顕微鏡
０ωの作動が相互に干渉し合わないように、それぞれの
角度位相を違えた位置のチャンバ（１）側壁部に配設す
れば良い。

また、以上に述べた二実施例では、試料搭載盤を、ター
ンテーブル式の円盤状のものとし、この試料搭載盤をモ
ータにて回転させて、搭載した多数の試料を順次に分析
するものとしたが、これは、例えば、第５図ａおよび第
５図ａのＢ−Ｂ矢視図である第５図すに示す例のように
、多試料搭載盤Ｃ１ｌを方形盤状のものとし、この多試
料搭載盤Ｑ１を、モータに代わり、コンピュータ制御の
可能なＸ、Ｙ移動手段（２４ａ）　、　（２４ｂ）を備
える高精度ゴニオメータａｔ＋にてＸ−Ｙの任意の方向
に移動さセるものとすることもできる。この例の場合は
、試料（５）を保持する複数の試料ホルダ（２３ａ）を
、多試料搭載盤Ｑ１に、第４図すに示すような基盤目状
、または千鳥状にて蜜に設けられるので、多試ｌ−１搭
載盤（２湯およびチャンバ（＋１をコンパクトな構成と
することができる。

〔発明の効果］ 以上に述べたように、本発明に係るイオンビーム分析装
置の試料チャンバは、特性の異なる各種のイオンビーム
を同一ビーム照射軸線上に沿って導入すると共に、これ
らイオンビームを選択的に用いて、広範囲かつ多種・多
様な分析を効率良く行うことができ、これを用いるイオ
ンビーム分析装置を多目的の分析に対応できるものとし
てなお、コンパクトで安価なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

２７８− 第１図は本発明に係る試料チャンバの一実施例の構成お
よびその配置例を示す上階面図、第２図および第３図は
第１図に示す実施例の試料チャンバの作動説明図、 第４図ａは本発明に係る試料チャンバの他の実施例の構
成を示す上階面図、 第４図すは第４図ａのＡ−Ａ断面図、 第５図ａは本発明に係る試料チャンバの別の実施態様の
説明部分断面図、 第５図すは第５図ａのＢ−８矢視図、第６図は従来のイ
オン分析装置の構成配置図、 第７図は従来の多目的イオン分析設備の構成配置を示す
斜視図である。 （１）−チャンバ、 （２）−ビーム導入口、 （３）−多試料搭載盤、 （４）−モータ、 （５）−試料、 （６）−検出器、 （７）−ゴニオメータ、 試料！！置部、 試料、 検出器、 ロードロンクチャンハ、 ゲート弁、 マニピュレータ、 シリンダ機構、 アニユラ−型ディテクタ、 シリンダ、 光学顕微鏡、 スライド機構、 静電型加速器、 対物コリメータ、 ウィーン型質量分析器、 一イオン選別スリット、 一四重極電硼レンズ、 イオンビーム、 ビーム照射軸ｖＡ２

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に配置した試料にイオンビームを照射してラ
   ザフォード後方散乱法や粒子励起Ｘ線分光法により当該
   試料の分析をおこなうイオンビーム分析装置の試料チャ
   ンバにおいて、太径または細径のイオンビームを選択的
   に同一ビーム照射軸線上に沿って導入するビーム導入口
   を有する一方、太径のイオンビームによる分析用の複数
   の試料を搭載し、これら試料の内の一つを選択的に前記
   ビーム照射軸線上に位置決め可能な多試料位置決め装置
   、と、該多試料位置決め装置と前記ビーム導入口との間
   における前記ビーム照射軸線と交差する位置に対して進
   退可能に設けられると共に、細径のイオンビームによる
   分析用の試料を搭載し、該試料を前記ビーム照射軸線上
   に高精度に位置決め可能なゴニオメータとを内部に有す
   ることを特徴とするイオンビーム分析装置の試料チャン
   バ。
2. （２）ゴニオメータとビーム導入口との間のビーム照射
   軸線上に、散乱イオンを検出するアニュラー型ディテク
   タを配設したことを特徴とする請求項１記載のイオンビ
   ーム分析装置の試料チャンバ。
3. （３）アニュラー型ディテクタが、ビーム照射軸線上か
   ら退避可能に設けられる一方、顕微鏡の検出部を搭載し
   、該顕微鏡の検出部をゴニオメータに搭載された試料に
   近接せしめる移動機構を有することを特徴とする請求項
   ２記載のイオンビーム分析装置の試料チャンバ。
4. （４）試料チャンバ内に連通して設けられ、その内部を
   試料チャンバと独立して脱気可能なロードロックチャン
   バと、該ロードロックチャンバと試料チャンバとの間に
   介設されたゲート弁と、細径のイオンビームによる分析
   用の試料を保持してロードロックチャンバ内とゴニオメ
   ータとの間を移動し、該試料をゴニオメータ上に着脱可
   能な試料着脱機構とを有することを特徴とする請求項１
   乃至請求項３記載のイオンビーム分析装置の試料チャン
   バ。
5. （５）ゴニオメータが、太径のイオンビームによる分析
   用の試料も搭載可能であると共に、その試料搭載面部が
   、ビーム照射軸線に交差する点を中心として傾動可能で
   あることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のイオ
   ンビーム分析装置の試料チャンバ。