超高分解能深さ方向分析のための小型低速反応性ガスイオン銃の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15560023
• 研究機関: 摂南大学
• 研究代表者: 井上 雅彦 摂南大学, 工学部, 助教授 (60191889)
• 研究分担者: 志水 隆一 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (40029046)
• キーワード: 低速イオンビーム / 深さ方向分析 / 酸素イオンビーム

研究概要

本年度は低速イオン銃およびその制御回路の試作を行い、特性評価を行なった。1)イオンビームの収束状況,スポット位置合わせのため、同軸試料台と除算表示機能を持つ2連微小電流計を試作し、これらを組み合わせて使用することにより、ビーム照射位置の調整と、ビーム広がり半値幅を迅速に測定できることを確認した。これは低速イオンビームを取り扱う上で非常に有用な周辺技術である。2)走査型オージェ電子顕微鏡に低速イオン銃を取りつけ、試料としてGaAs/AlAs超格子標準物質を用いてスパッタオージェ深さ方向分析を行った。イオンビームエネルギーとして100eVから500eVの範囲で実験を行った結果、150eV以上のエネルギーにおいて、1.5nm/min以上の実用的なエッチングレートが得られた。また300eV以下のエネルギーにおいて2.0nm以下という非常に高い深さ分解能が得られた。なお100eVのエネルギーではAl-LVVオージェ信号のデプスプロファイルにおいて、立ち上りエッジでは1.3nmという高い分解能が得られ、低いエネルギービームの効果がはっきり表われたが、立ち下がりエッジでは2.7nmとなり逆に分解能の劣化が観測された。イオンエネルギーがスパッタリングしきい値にちかづくと特異な現象が発生するようで、これの解明は今後の検討課題である。3)イオン化室の電子発生用フィラメントをタングステンからレニウムに交換し酸素イオンビームを発生させ、安定動作を確認した。さらに試料としてSi単結晶をもちい、オゾン雰囲気下での表面荒れの低減効果を確認した。ただしイオン銃に内蔵した永久磁石の表面が酸素によって腐食しており、不動態膜のコーティングなどの対策が必要で、これも次年度以降の課題として残されている。

研究成果

• [文献書誌] 井上雅彦, 志水隆一, 宇多勝明, 佐藤達志: "低速イオン銃を用いた高分解能深さ方向分析"Journal of Surface Analysis. Vol.10,No.1. 31-41 (2003)
• [文献書誌] R.Shimizu, M.Inoue: "Application of a Low Energy Ion Gun for High Resolution Depth Profiling"Journal of Surface Analysis. Vol.10,No.2. 154-157 (2003)
• [文献書誌] 井上雅彦, 倉橋和之, 児玉圭司: "同軸試料台と2連微小電流計を用いたスパッタ深さ方向分析用イオンビームの収束及び位置合わせ"Journal of Surface Analysis. Vol.10,No.3. 197-200 (2003)
• [文献書誌] M.Inoue, R.Shimizu, H.I.Lee, H.J.Kang: "High Resolution Auger Depth Profiling by Sub-KeV Ion Sputtering"Abstract of 4th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices. 175-175 (2003)
• [文献書誌] 倉橋和之, 井上雅彦: "同軸試料台を用いたイオンビームの収束及び位置合わせ"2003年度実用表面分析講演会アブストラクト. 3-4 (2003)
• [文献書誌] 天満真二, 倉橋和之, 井上雅彦, 志水隆一: "低エネルギーイオンスパッタリングによる高分解能AES深さ方向分析"2003年度実用表面分析講演会アブストラクト. 13-14 (2003)