JPH075129A - イオン散乱表面分析方法及び装置 - Google Patents
イオン散乱表面分析方法及び装置Info
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- JPH075129A JPH075129A JP5147309A JP14730993A JPH075129A JP H075129 A JPH075129 A JP H075129A JP 5147309 A JP5147309 A JP 5147309A JP 14730993 A JP14730993 A JP 14730993A JP H075129 A JPH075129 A JP H075129A
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜成長時における半導体材料等の表面分析
の方法で、特に表面の原子及び電子の組成や構造を、薄
膜成長装置や他の分析装置に取り付けて観察可能とする
ことを目的とする。 【構成】 パルス化された３ｋｅＶ以下のＨｅ,Ｎｅ,Ａ
ｒ等の低エネルギイオン粒子ビームは、磁場プリズム５
によって円弧状に偏向され対物レンズ６によって収束さ
れた後に観察試料７に衝突する。衝突イオン粒子は、表
面層の原子によって非弾性散乱され、このうち１８０度
方向に散乱されるイオン粒子を検出する。散乱された中
性化粒子は直進し検出器９で、散乱されたイオン粒子は
再び磁場プリズムによって偏向され、グリッド１７と検
出器１０の間で加速された後、検出器１０で検出され
る。散乱されたイオン粒子の磁場プリズムからの出射角
度は微調整することができる。 【効果】 装置が小型化され、また、表面原子の種類よ
らず、その原子位置や濃度、及び試料表面の化学結合状
態を知ることが可能である。
の方法で、特に表面の原子及び電子の組成や構造を、薄
膜成長装置や他の分析装置に取り付けて観察可能とする
ことを目的とする。 【構成】 パルス化された３ｋｅＶ以下のＨｅ,Ｎｅ,Ａ
ｒ等の低エネルギイオン粒子ビームは、磁場プリズム５
によって円弧状に偏向され対物レンズ６によって収束さ
れた後に観察試料７に衝突する。衝突イオン粒子は、表
面層の原子によって非弾性散乱され、このうち１８０度
方向に散乱されるイオン粒子を検出する。散乱された中
性化粒子は直進し検出器９で、散乱されたイオン粒子は
再び磁場プリズムによって偏向され、グリッド１７と検
出器１０の間で加速された後、検出器１０で検出され
る。散乱されたイオン粒子の磁場プリズムからの出射角
度は微調整することができる。 【効果】 装置が小型化され、また、表面原子の種類よ
らず、その原子位置や濃度、及び試料表面の化学結合状
態を知ることが可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】半導体材料等の表面分析の方法
で、特に結晶表面の組成分析や構造解析に有効である。
で、特に結晶表面の組成分析や構造解析に有効である。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の開発と関係して、結晶成長
等によって変化しつつある表面の組成及び構造をリアル
タイムでその場観察し、結晶表面構造や結晶成長過程を
制御する技術が重要となっている。例えば、Ｓｉ−ＵＬ
ＳＩにおいては、素子が微細になるに従いチャネルの薄
膜化及びチャネルストッパ層の高不純物濃度が要求され
ているが、この構造を実現させるためには急俊な不純物
分布形成が必要となる。そのためには、Ｓｉ結晶基板上
に吸着させた種々の元素の位置及び濃度をリアルタイム
で観察することによって、結晶成長に伴う原子の拡散を
抑制し、原子層成長を行う技術が必要とされている。低
エネルギーイオン散乱表面分析装置は、その場観察によ
って、結晶表面近傍における原子層レベルでの組成分析
及び構造解析を行うことができる特徴から、上記の目的
にかなう有用な分析法として近年、研究開発が進められ
ている。
等によって変化しつつある表面の組成及び構造をリアル
タイムでその場観察し、結晶表面構造や結晶成長過程を
制御する技術が重要となっている。例えば、Ｓｉ−ＵＬ
ＳＩにおいては、素子が微細になるに従いチャネルの薄
膜化及びチャネルストッパ層の高不純物濃度が要求され
ているが、この構造を実現させるためには急俊な不純物
分布形成が必要となる。そのためには、Ｓｉ結晶基板上
に吸着させた種々の元素の位置及び濃度をリアルタイム
で観察することによって、結晶成長に伴う原子の拡散を
抑制し、原子層成長を行う技術が必要とされている。低
エネルギーイオン散乱表面分析装置は、その場観察によ
って、結晶表面近傍における原子層レベルでの組成分析
及び構造解析を行うことができる特徴から、上記の目的
にかなう有用な分析法として近年、研究開発が進められ
ている。
【０００３】従来の低エネルギーイオン散乱表面分析装
置を図２、図３に示す。図２の装置では、杉山直春等が
ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジック
ス１９９０年、巻２９、ナンバー１０、頁Ｌ１９２２か
ら頁Ｌ１９２５（Japanease Journal of Applide Physi
cs Volume 29,No.10（１９９２）p.Ｌ１９２２−p.Ｌ１
９２５）で開示しているように、チョッピングプレート
４によってパルス化された数keV以下のイオン粒子源１
から出射されたイオン粒子ビームを、電場プリズム１６
によって偏向させて試料７に入射させ、入射方向に対
し、１８０度後方に散乱された粒子の飛空時間、及び粒
子数を検出器９で測定していた。散乱粒子のエネルギー
分析に飛行時間差法を用いているため、エネルギースペ
クトルを一度で測定することができる。また、入射方向
に対して試料表面の方向をゴニオメータ１３で変えるこ
とによって、試料表面数原子層の構造解析をすることが
できる。さらに、図３の装置では、特開平３−２８５２
４３号公報に開示されているように、パルス化された数
ｋｅＶ以下のイオン粒子を、磁場プリズム５によって偏
向させて試料７に入射させ１８０度後方に散乱された粒
子のうち、中性化粒子の飛空時間、及び粒子数を検出器
９で測定し、イオン粒子を再び磁場プリズム５によって
偏向させて、位置分解能を有する検出器２３によって検
出位置、及び粒子数を測定する方法が提案されていた。
この方法では、散乱されたイオン粒子と中性化粒子を分
離して、同時に測定を行なうことができる。散乱された
イオン粒子は、中性化粒子よりも、表面の情報が得られ
ることから、前述の手法表面の解析を行なうことができ
た。
置を図２、図３に示す。図２の装置では、杉山直春等が
ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジック
ス１９９０年、巻２９、ナンバー１０、頁Ｌ１９２２か
ら頁Ｌ１９２５（Japanease Journal of Applide Physi
cs Volume 29,No.10（１９９２）p.Ｌ１９２２−p.Ｌ１
９２５）で開示しているように、チョッピングプレート
４によってパルス化された数keV以下のイオン粒子源１
から出射されたイオン粒子ビームを、電場プリズム１６
によって偏向させて試料７に入射させ、入射方向に対
し、１８０度後方に散乱された粒子の飛空時間、及び粒
子数を検出器９で測定していた。散乱粒子のエネルギー
分析に飛行時間差法を用いているため、エネルギースペ
クトルを一度で測定することができる。また、入射方向
に対して試料表面の方向をゴニオメータ１３で変えるこ
とによって、試料表面数原子層の構造解析をすることが
できる。さらに、図３の装置では、特開平３−２８５２
４３号公報に開示されているように、パルス化された数
ｋｅＶ以下のイオン粒子を、磁場プリズム５によって偏
向させて試料７に入射させ１８０度後方に散乱された粒
子のうち、中性化粒子の飛空時間、及び粒子数を検出器
９で測定し、イオン粒子を再び磁場プリズム５によって
偏向させて、位置分解能を有する検出器２３によって検
出位置、及び粒子数を測定する方法が提案されていた。
この方法では、散乱されたイオン粒子と中性化粒子を分
離して、同時に測定を行なうことができる。散乱された
イオン粒子は、中性化粒子よりも、表面の情報が得られ
ることから、前述の手法表面の解析を行なうことができ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
は次のような問題があった。一様磁場内において、荷電
粒子はエネルギーによって異なる半径の円軌道をとるの
で、散乱エネルギーが異なる、試料元素に対応した軌道
全てを覆うような範囲の一様磁場が必要となる。従っ
て、イオン粒子のエネルギーを位置分解能を持つ検出器
によって検出する手法では、それに対応した大きさの検
出器が必要であった。このため、装置が大規模となり、
結晶成長装置や、他の分析装置への取付けが困難であっ
た。さらに、イオン粒子の位置分解を、検出器の両端に
伝わる電気信号の時間差を測定することによって行なっ
ているため、分解能を向上させることが難しかった。ま
た、磁場の境界では磁場の分布が生じていることから、
散乱イオン粒子の軌道は理想的な磁場分布の場合とは異
なる。従って、イオン粒子が検出される位置を精度よく
特定することが困難であった。
は次のような問題があった。一様磁場内において、荷電
粒子はエネルギーによって異なる半径の円軌道をとるの
で、散乱エネルギーが異なる、試料元素に対応した軌道
全てを覆うような範囲の一様磁場が必要となる。従っ
て、イオン粒子のエネルギーを位置分解能を持つ検出器
によって検出する手法では、それに対応した大きさの検
出器が必要であった。このため、装置が大規模となり、
結晶成長装置や、他の分析装置への取付けが困難であっ
た。さらに、イオン粒子の位置分解を、検出器の両端に
伝わる電気信号の時間差を測定することによって行なっ
ているため、分解能を向上させることが難しかった。ま
た、磁場の境界では磁場の分布が生じていることから、
散乱イオン粒子の軌道は理想的な磁場分布の場合とは異
なる。従って、イオン粒子が検出される位置を精度よく
特定することが困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、入射粒子偏向用
の円弧状の磁場プリズムに、散乱されたイオン粒子を電
場によって加速して検出し、さらに、飛空時間を測定す
る手段を設けた。また、イオン粒子が磁場プリズムから
出射する方向を微調整する機構を設けた。
の円弧状の磁場プリズムに、散乱されたイオン粒子を電
場によって加速して検出し、さらに、飛空時間を測定す
る手段を設けた。また、イオン粒子が磁場プリズムから
出射する方向を微調整する機構を設けた。
【０００６】
【作用】これによって、散乱されたイオン粒子は、磁場
によって大きく位置分解される前に検出器に到達し、入
射イオン粒子を偏向させるために必要な最少限度の大き
さの磁場プリズムによって、イオン粒子と中性化粒子と
を分離して、同時に検出できるようになる。また、電場
によってイオン粒子を加速することにより、イオン粒子
が大きな範囲に分離される前に、検出できるため、検出
部を小型化することができる。さらに、イオン粒子のエ
ネルギーを大きくして検出器に入射させることにより、
検出効率を向上させることができ、また、電子によるノ
イズを取り除くことが可能となる。
によって大きく位置分解される前に検出器に到達し、入
射イオン粒子を偏向させるために必要な最少限度の大き
さの磁場プリズムによって、イオン粒子と中性化粒子と
を分離して、同時に検出できるようになる。また、電場
によってイオン粒子を加速することにより、イオン粒子
が大きな範囲に分離される前に、検出できるため、検出
部を小型化することができる。さらに、イオン粒子のエ
ネルギーを大きくして検出器に入射させることにより、
検出効率を向上させることができ、また、電子によるノ
イズを取り除くことが可能となる。
【０００７】また、イオン粒子の磁場プリズムからの出
射口に微調整機構を設けることによって、散乱イオン粒
子の方向をイオン粒子の検出が容易となる。
射口に微調整機構を設けることによって、散乱イオン粒
子の方向をイオン粒子の検出が容易となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１と図３、図４、
図５を用いて説明する。図１は、本発明の１実施例を示
す低速イオン散乱装置である。イオン源１から出射され
る3ｋｅＶ以下のＨｅ,Ｎｅ,Ａｒ等の低エネルギイオン
粒子は、コンピュータ２からの信号に従ってパルスジェ
ネレータ３から発生されるパルス電圧を、チョッピング
プレート４に印加することによってパルス化される。パ
ルス化されたイオン粒子ビームは磁場プリズム５によっ
て円弧状に偏向され対物レンズ６によって収束された後
に観察試料７に衝突する。衝突イオン粒子は、表面層の
原子によって非弾性散乱され、このうち１８０度方向に
散乱されるイオン粒子を検出する。散乱イオン粒子の一
部は、表面原子との電荷の授受によって中性化粒子とな
り、チャンバ８を直進して検出器９に到達する。パルス
化されたイオン粒子が検出器９に到達する飛空時間を測
定器１１によって検出する。
図５を用いて説明する。図１は、本発明の１実施例を示
す低速イオン散乱装置である。イオン源１から出射され
る3ｋｅＶ以下のＨｅ,Ｎｅ,Ａｒ等の低エネルギイオン
粒子は、コンピュータ２からの信号に従ってパルスジェ
ネレータ３から発生されるパルス電圧を、チョッピング
プレート４に印加することによってパルス化される。パ
ルス化されたイオン粒子ビームは磁場プリズム５によっ
て円弧状に偏向され対物レンズ６によって収束された後
に観察試料７に衝突する。衝突イオン粒子は、表面層の
原子によって非弾性散乱され、このうち１８０度方向に
散乱されるイオン粒子を検出する。散乱イオン粒子の一
部は、表面原子との電荷の授受によって中性化粒子とな
り、チャンバ８を直進して検出器９に到達する。パルス
化されたイオン粒子が検出器９に到達する飛空時間を測
定器１１によって検出する。
【０００９】観察試料７に衝突してから検出器に到達す
るまでの時間Ｔは、反射粒子のエネルギをＥ、粒子の質
量をｍ、試料から検出器までの飛空距離をｄとすると、
るまでの時間Ｔは、反射粒子のエネルギをＥ、粒子の質
量をｍ、試料から検出器までの飛空距離をｄとすると、
【００１０】
【数１】
【００１１】となる。ここで、反射粒子のエネルギＥ
は、入射粒子のエネルギをＥo、イオン粒子の質量を
ｍ、試料原子の質量をＭとすると、剛体モデルの衝突の
関係から、
は、入射粒子のエネルギをＥo、イオン粒子の質量を
ｍ、試料原子の質量をＭとすると、剛体モデルの衝突の
関係から、
【００１２】
【数２】
【００１３】で得られる。図３及び図４は、数１と数２
を使って、ヘリウム（Ｈｅ）イオン粒子とネオン（Ｎ
ｅ）イオン粒子を入射イオン粒子に用いた場合のＳｉ原
子と他の原子の飛空時間を計算した結果である。この計
算では、飛空距離ｄを１ｍとした。この測定では、検出
限界に二つの制約がある。ひとつは、入射イオン粒子の
原子量よりも小さな表面原子は検出できないことであ
る。例えば、Ｎｅイオン粒子を用いた場合、ボロン
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）を検出することはでき
ない。他の一つは、測定器１１の時間分解能によるもの
である。例えば、Ｓｉを基板に用いた場合は、Ｓｉの飛
空時間と表面原子の飛空時間との差が、測定器１１の最
小検出時間差、言い替えれば時間分解能よりも大きい必
要がある。一般に、時間分解能は100ｎsec程度であるの
で、Ｎｅイオン粒子を用いれば、砒素（Ａｓ）、ガリウ
ム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、アンチモン（Ｓｂ）等が、Ｈｅイオン粒子を用い
ればＢ、Ｃ、Ｏ等が検出できる。
を使って、ヘリウム（Ｈｅ）イオン粒子とネオン（Ｎ
ｅ）イオン粒子を入射イオン粒子に用いた場合のＳｉ原
子と他の原子の飛空時間を計算した結果である。この計
算では、飛空距離ｄを１ｍとした。この測定では、検出
限界に二つの制約がある。ひとつは、入射イオン粒子の
原子量よりも小さな表面原子は検出できないことであ
る。例えば、Ｎｅイオン粒子を用いた場合、ボロン
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）を検出することはでき
ない。他の一つは、測定器１１の時間分解能によるもの
である。例えば、Ｓｉを基板に用いた場合は、Ｓｉの飛
空時間と表面原子の飛空時間との差が、測定器１１の最
小検出時間差、言い替えれば時間分解能よりも大きい必
要がある。一般に、時間分解能は100ｎsec程度であるの
で、Ｎｅイオン粒子を用いれば、砒素（Ａｓ）、ガリウ
ム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、アンチモン（Ｓｂ）等が、Ｈｅイオン粒子を用い
ればＢ、Ｃ、Ｏ等が検出できる。
【００１４】このように、低速イオン散乱法では、原理
的には基板の最表面に存在する軽元素から重元素にいた
る広範囲の原子種を検出できる。しかし、中性化粒子の
検出法では、基板元素よりも軽い元素の場合の計測は困
難であった。これは、基板原子により散乱された中性化
粒子の飛空時間依存性を測定する場合、基板内部に侵入
した粒子は表面原子で散乱された場合に比べて遅れて検
出される効果によって飛空時間の長い方向に裾を引き、
軽い元素に散乱された信号と重なることが原因である。
例えば、ＧａＡｓ基板上のＳｉ、Ｓｉ基板上のＢなどが
その例である。これに対して散乱イオン粒子は、M.Aono
等によってニュークリア インスツルメント アンド メ
ッソッズ イン フィジックス リサーチ 1989年、巻37/3
8、頁264から頁269(Nuclear Instrument and Methods i
n Physics Research, Volume B37/38 (1989)p.264−p.2
69)に開示されているように、基板最表面の数原子層か
らの信号のみを現すことがわかっている。そこで図１の
実施例においては、入射イオン粒子のうち中性化粒子化
せずに１８０度散乱されたイオン粒子が磁場プリズムに
より入射方向と逆の方向に偏向される事を利用して、検
出器１０によってイオン粒子のみを検出できる構成とし
た。すなわち、散乱イオン粒子は磁場プリズム５によっ
て入射イオン粒子と基板の鉛直面を挾んで反対方向に偏
向され検出器１０に到達する。従って、中性化粒子を検
出器９で、イオン粒子を検出器１０で独立に検出するこ
とが可能になる。これによって、基板最表面の数原子層
の信号を独立に検出できるわけである。
的には基板の最表面に存在する軽元素から重元素にいた
る広範囲の原子種を検出できる。しかし、中性化粒子の
検出法では、基板元素よりも軽い元素の場合の計測は困
難であった。これは、基板原子により散乱された中性化
粒子の飛空時間依存性を測定する場合、基板内部に侵入
した粒子は表面原子で散乱された場合に比べて遅れて検
出される効果によって飛空時間の長い方向に裾を引き、
軽い元素に散乱された信号と重なることが原因である。
例えば、ＧａＡｓ基板上のＳｉ、Ｓｉ基板上のＢなどが
その例である。これに対して散乱イオン粒子は、M.Aono
等によってニュークリア インスツルメント アンド メ
ッソッズ イン フィジックス リサーチ 1989年、巻37/3
8、頁264から頁269(Nuclear Instrument and Methods i
n Physics Research, Volume B37/38 (1989)p.264−p.2
69)に開示されているように、基板最表面の数原子層か
らの信号のみを現すことがわかっている。そこで図１の
実施例においては、入射イオン粒子のうち中性化粒子化
せずに１８０度散乱されたイオン粒子が磁場プリズムに
より入射方向と逆の方向に偏向される事を利用して、検
出器１０によってイオン粒子のみを検出できる構成とし
た。すなわち、散乱イオン粒子は磁場プリズム５によっ
て入射イオン粒子と基板の鉛直面を挾んで反対方向に偏
向され検出器１０に到達する。従って、中性化粒子を検
出器９で、イオン粒子を検出器１０で独立に検出するこ
とが可能になる。これによって、基板最表面の数原子層
の信号を独立に検出できるわけである。
【００１５】さらに、磁場で偏向されるイオン粒子は、
衝突した試料上の原子の種類によって偏向曲率半径が異
なる。イオン粒子の偏向曲率半径Ｒは、磁束密度をＢ
０、素電荷をｅとすると、
衝突した試料上の原子の種類によって偏向曲率半径が異
なる。イオン粒子の偏向曲率半径Ｒは、磁束密度をＢ
０、素電荷をｅとすると、
【００１６】
【数３】
【００１７】となり、原子量とエネルギーの積の平方根
に比例する。従って、表面の原子によって、空間位置が
異なる。
に比例する。従って、表面の原子によって、空間位置が
異なる。
【００１８】そこで、本発明では、散乱されたイオン粒
子の検出装置の大きさを小さくするために、イオン粒子
が磁場による偏向角度が小さいうちに、イオン粒子を電
場によって加速して検出している。イオン粒子が磁場に
より偏向され、中性粒子と分離可能となったところにグ
リッド１７を設け、グリッド１７と検出器１０との間に
−２ｋＶの電圧を負荷する。磁場によって偏向を受けた
イオン粒子はグリッド１７を通過した後、電場によって
加速され、検出器１０に到達する。この間のイオン粒子
の飛行距離は小さいので、イオン粒子の全体の飛行時間
に影響を及ぼすことはない。また、この方法を用いるこ
とによって、イオン粒子検出の際にノイズの原因となっ
ている電子を取り除くことができる。
子の検出装置の大きさを小さくするために、イオン粒子
が磁場による偏向角度が小さいうちに、イオン粒子を電
場によって加速して検出している。イオン粒子が磁場に
より偏向され、中性粒子と分離可能となったところにグ
リッド１７を設け、グリッド１７と検出器１０との間に
−２ｋＶの電圧を負荷する。磁場によって偏向を受けた
イオン粒子はグリッド１７を通過した後、電場によって
加速され、検出器１０に到達する。この間のイオン粒子
の飛行距離は小さいので、イオン粒子の全体の飛行時間
に影響を及ぼすことはない。また、この方法を用いるこ
とによって、イオン粒子検出の際にノイズの原因となっ
ている電子を取り除くことができる。
【００１９】本発明の、実用化に当っては、入射イオ
ン、散乱中性粒子、散乱イオンの調整が重要である。装
置組立ての誤差、イオン軌道の偏差によって、散乱中性
粒子、散乱イオンは影響を受けるので、二つの検出器
９、１０で同時に検出できるよう装置に機能を備えてお
くことが必要である。図６と図７は、調整機構を備えた
本発明の実施例である。図６は、磁場プリズム５によっ
て曲げられた散乱イオンが磁場から出射する部分に、磁
石のポールピースの形状の調整機構１８を設けたものを
示す。この調整機構１８は、ポールピースと磁性材料で
回転することによって磁場の外周部の輪郭を変えること
ができる構造になっている。従って、散乱中性粒子まで
の調整が終わった段階で、独立に散乱イオンの調整が可
能である。散乱イオンの軌道は、磁場プリズムの輪郭形
状に極めて敏感であるので、軌道のずれによる散乱イオ
ンの検出器１０への照射が生じた場合の調整法として有
用である。また、図７は、他の調整手法の実施例であ
る。これは、磁石に位置調整機構２２を加える代わり
に、磁石そのものをイオン軌道に対して相対的に移動さ
せることによって、散乱イオンの軌道を調整するもので
ある。ただし、この場合は、磁石を移動させるので入射
イオンの試料７への照射、ならびに反射中性粒子の検出
器９での検出で行った調整を乱すことになる。そこで、
実施例では、磁場プリズム５からでた後の入射イオンの
位置が変動しないように、磁場プリズムの後に直径１ｍ
ｍのピンホール２０を通してイオン検出器１９を設置
し、時間計数器２１によってこのイオン検出器の検出イ
オン信号が常に検出されるように位置調整機構２２に駆
動信号を加える。この検出回路２１に散乱イオン検出器
１０から散乱イオンの検出信号が得られた時点で調整は
完了する。上記の、手順は、自動化すれば、より簡便な
調整ができる。
ン、散乱中性粒子、散乱イオンの調整が重要である。装
置組立ての誤差、イオン軌道の偏差によって、散乱中性
粒子、散乱イオンは影響を受けるので、二つの検出器
９、１０で同時に検出できるよう装置に機能を備えてお
くことが必要である。図６と図７は、調整機構を備えた
本発明の実施例である。図６は、磁場プリズム５によっ
て曲げられた散乱イオンが磁場から出射する部分に、磁
石のポールピースの形状の調整機構１８を設けたものを
示す。この調整機構１８は、ポールピースと磁性材料で
回転することによって磁場の外周部の輪郭を変えること
ができる構造になっている。従って、散乱中性粒子まで
の調整が終わった段階で、独立に散乱イオンの調整が可
能である。散乱イオンの軌道は、磁場プリズムの輪郭形
状に極めて敏感であるので、軌道のずれによる散乱イオ
ンの検出器１０への照射が生じた場合の調整法として有
用である。また、図７は、他の調整手法の実施例であ
る。これは、磁石に位置調整機構２２を加える代わり
に、磁石そのものをイオン軌道に対して相対的に移動さ
せることによって、散乱イオンの軌道を調整するもので
ある。ただし、この場合は、磁石を移動させるので入射
イオンの試料７への照射、ならびに反射中性粒子の検出
器９での検出で行った調整を乱すことになる。そこで、
実施例では、磁場プリズム５からでた後の入射イオンの
位置が変動しないように、磁場プリズムの後に直径１ｍ
ｍのピンホール２０を通してイオン検出器１９を設置
し、時間計数器２１によってこのイオン検出器の検出イ
オン信号が常に検出されるように位置調整機構２２に駆
動信号を加える。この検出回路２１に散乱イオン検出器
１０から散乱イオンの検出信号が得られた時点で調整は
完了する。上記の、手順は、自動化すれば、より簡便な
調整ができる。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を用いれば、
低速イオン散乱法において磁場プリズム部、及びイオン
粒子検出部を小型化し、散乱中性化粒子と散乱イオン粒
子とを分離して測定できるので、結晶成長装置や他の分
析装置に取り付けて分析することが可能となる。
低速イオン散乱法において磁場プリズム部、及びイオン
粒子検出部を小型化し、散乱中性化粒子と散乱イオン粒
子とを分離して測定できるので、結晶成長装置や他の分
析装置に取り付けて分析することが可能となる。
【００２１】また、イオン粒子検出において、エネルギ
ー分解能を向上させ、さらに、ノイズを低減することが
できる。
ー分解能を向上させ、さらに、ノイズを低減することが
できる。
【図１】本発明の１実施例を示すイオン散乱表面分析装
置の正面図である。
置の正面図である。
【図２】従来のイオン散乱表面分析装置の正面図であ
る。
る。
【図３】従来のイオン散乱表面分析装置の説明図であ
る。
る。
【図４】Ｈｅイオンにおける飛空時間の計算結果の説明
図である。
図である。
【図５】Ｎｅイオンにおける飛空時間の計算結果の説明
図である。
図である。
【図６】散乱イオン軌道の調整機構を備えた本発明の１
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
【図７】散乱イオン軌道の調整機構を備えた本発明の１
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
１…イオン粒子源、２…制御用コンピュータ、３…パル
スジェネレータ、４…チョッピングプレート、５…磁場
プリズム、６…レンズ、７…試料、８…真空チャンバ、
９…検出器、１０…検出器、１１…レンズ、１２…ゲー
トバルブ、１３…試料台、１４…分析室、１５…直進移
動機構、１６…電場プリズム、１７…グリッド、１８…
磁場調整治具、１９…イオン検出器、２０…ピンホー
ル、２１…時間計数器、２２…位置調整機構、２３…検
出器、２４…波高分析器。
スジェネレータ、４…チョッピングプレート、５…磁場
プリズム、６…レンズ、７…試料、８…真空チャンバ、
９…検出器、１０…検出器、１１…レンズ、１２…ゲー
トバルブ、１３…試料台、１４…分析室、１５…直進移
動機構、１６…電場プリズム、１７…グリッド、１８…
磁場調整治具、１９…イオン検出器、２０…ピンホー
ル、２１…時間計数器、２２…位置調整機構、２３…検
出器、２４…波高分析器。
Claims (7)
- 【請求項１】パルス化された、数ｋｅＶの低エネルギー
イオン粒子を試料表面に衝突させて、入射方向に対して
後方に散乱させ、試料からのイオン粒子及び中性化され
た粒子とを、磁場によって分離して検出することを特徴
とするイオン散乱表面分析装置において、上記試料から
の散乱イオン粒子の検出器として、上記試料からの散乱
イオン粒子を加速する加速手段を付加した上記散乱イオ
ン粒子の検出器であることを特徴とするイオン散乱表面
分析装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のイオン散乱表面分析装置
において、上記試料からの散乱イオン粒子を加速する加
速手段として、電場を用いることを特徴とするイオン散
乱表面分析装置。 - 【請求項３】請求項１に記載のイオン散乱表面分析装置
において、散乱されたイオン粒子及び中性化粒子の飛空
時間を測定するシステムを有することによりエネルギー
分析を行なうことを特徴とするイオン散乱表面分析装
置。 - 【請求項４】請求項１に記載のイオン散乱表面分析装置
において、散乱イオン粒子の磁場プリズムからの出射口
に、出射角度の微調整機構を有することを特徴とするイ
オン散乱表面分析装置。 - 【請求項５】請求項１に記載のイオン散乱表面分析装置
において、磁場プリズム用磁石の位置調整機構を設け、
磁石の位置を調整することによって、散乱イオンの軌道
を調整することを特徴とするイオン散乱表面分析装置。 - 【請求項６】請求項１に記載のイオン散乱表面分析装置
において、上記散乱イオンの検出器を試料に対して直角
な方向に近い散乱イオン程、試料からの飛行距離が小さ
くなるように配置したことを特徴とするイオン散乱表面
分析装置。 - 【請求項７】パルス化された、数ｋｅＶの低エネルギー
イオン粒子を試料表面に衝突させて、入射方向に対して
後方に散乱させ、試料からのイオン粒子及び中性化され
た粒子とを、磁場によって分離して検出することを特徴
とするイオン散乱表面分析方法において、上記試料から
のイオン粒子に対し偏向、加速したイオン粒子から試料
表面を分析することを特徴とするイオン散乱表面分析方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5147309A JPH075129A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | イオン散乱表面分析方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5147309A JPH075129A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | イオン散乱表面分析方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH075129A true JPH075129A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15427286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5147309A Pending JPH075129A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | イオン散乱表面分析方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075129A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101476141B1 (ko) * | 2013-07-31 | 2014-12-26 | 케이맥(주) | 비행시간을 이용한 조성 및 정량 분석 장치 및 방법 |
| WO2015016632A1 (ko) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | 케이맥(주) | 비행시간을 이용한 조성 및 정량 분석 장치 및 방법, 이에 이용되는 패러데이 컵 어셈블리 |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP5147309A patent/JPH075129A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101476141B1 (ko) * | 2013-07-31 | 2014-12-26 | 케이맥(주) | 비행시간을 이용한 조성 및 정량 분석 장치 및 방법 |
| WO2015016632A1 (ko) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | 케이맥(주) | 비행시간을 이용한 조성 및 정량 분석 장치 및 방법, 이에 이용되는 패러데이 컵 어셈블리 |
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