JP2003282018A - ３次元イオン散乱分光法及び分光装置 - Google Patents
３次元イオン散乱分光法及び分光装置Info
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- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来に比べて短時間で詳細な構造の解析を行
うことができ、試料に与える照射損傷も抑制することの
できる３次元イオン散乱分光法及び分光装置を提供す
る。 【解決手段】 パルスイオンビーム源１から、真空チャ
ンバ２内に収容された試料３にパルスイオンビーム４を
照射し、試料３から散乱された散乱粒子を、試料３から
所定距離離されて配置された３次元検出器５によって測
定する。３次元検出器５、前段電気回路６、コンピュー
タ７によって構成される３次元検出装置は、時間分解能
１．０ｎｓ以下で３次元検出器５に入射する散乱粒子の
検出を行い、散乱粒子の飛行時間から散乱粒子のエネル
ギーを算出し、散乱粒子の２次元的な入射位置を位置分
解能３６０μｍ以下で検出する。
うことができ、試料に与える照射損傷も抑制することの
できる３次元イオン散乱分光法及び分光装置を提供す
る。 【解決手段】 パルスイオンビーム源１から、真空チャ
ンバ２内に収容された試料３にパルスイオンビーム４を
照射し、試料３から散乱された散乱粒子を、試料３から
所定距離離されて配置された３次元検出器５によって測
定する。３次元検出器５、前段電気回路６、コンピュー
タ７によって構成される３次元検出装置は、時間分解能
１．０ｎｓ以下で３次元検出器５に入射する散乱粒子の
検出を行い、散乱粒子の飛行時間から散乱粒子のエネル
ギーを算出し、散乱粒子の２次元的な入射位置を位置分
解能３６０μｍ以下で検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物にパルス
イオンビームを照射し、被測定物から散乱する散乱粒子
の飛行時間を測定して散乱粒子のエネルギーを検出する
飛行時間分析法を用いて被測定物である物質の表面の構
造や界面の構造を解析する３次元イオン散乱分光法及び
分光装置に関する。
イオンビームを照射し、被測定物から散乱する散乱粒子
の飛行時間を測定して散乱粒子のエネルギーを検出する
飛行時間分析法を用いて被測定物である物質の表面の構
造や界面の構造を解析する３次元イオン散乱分光法及び
分光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、物質の表面の構造や界面の構
造を解析する方法としては、ＭＥＩＳ（Medium energy
Ion scattering spectroscopy ：中エネルギーイオン散
乱分光法）が知られている。
造を解析する方法としては、ＭＥＩＳ（Medium energy
Ion scattering spectroscopy ：中エネルギーイオン散
乱分光法）が知られている。
【０００３】このＭＥＩＳは、平行度のよい連続イオン
ビームを結晶性材料へ入射し、この結晶性材料原子から
散乱してくる粒子を１次元（ある所定の一方位面）の静
電アナライザーでエネルギーをスキャンすることによっ
て、ある所定の結晶方位面内のある所定の極角範囲の一
次元散乱スペクトル（一次元の位置情報と、エネルギー
情報の合計２次元の情報）を得て、この情報から結晶性
材料の表面、界面の構造解析を行うものである。
ビームを結晶性材料へ入射し、この結晶性材料原子から
散乱してくる粒子を１次元（ある所定の一方位面）の静
電アナライザーでエネルギーをスキャンすることによっ
て、ある所定の結晶方位面内のある所定の極角範囲の一
次元散乱スペクトル（一次元の位置情報と、エネルギー
情報の合計２次元の情報）を得て、この情報から結晶性
材料の表面、界面の構造解析を行うものである。
【０００４】上記のＭＥＩＳでは、散乱粒子が２次元空
間へ散乱してくるにも拘らず、一次元の位置情報しか得
られないため、物質の表面の構造や界面の構造をより詳
細に解析するためには、試料を回転させいくつかの結晶
方位面の測定を行う必要があり、測定に長時間を要する
とともに、長時間に亘るイオンビームの照射により、試
料に照射損傷が生じるという問題があった。
間へ散乱してくるにも拘らず、一次元の位置情報しか得
られないため、物質の表面の構造や界面の構造をより詳
細に解析するためには、試料を回転させいくつかの結晶
方位面の測定を行う必要があり、測定に長時間を要する
とともに、長時間に亘るイオンビームの照射により、試
料に照射損傷が生じるという問題があった。
【０００５】また、散乱粒子のエネルギーを測定する方
法としては、散乱粒子の飛行時間を測定して散乱粒子の
速度からエネルギーを求める飛行時間分析法が知られて
いる。この飛行時間分析法では、散乱粒子を検出する検
出器（検出器を含む電気回路）に高度な時間分解能（例
えば１ｎｓ（ナノ秒）程度）が必要とされるため、従来
においては、エネルギーの検出のみに使用されている。
法としては、散乱粒子の飛行時間を測定して散乱粒子の
速度からエネルギーを求める飛行時間分析法が知られて
いる。この飛行時間分析法では、散乱粒子を検出する検
出器（検出器を含む電気回路）に高度な時間分解能（例
えば１ｎｓ（ナノ秒）程度）が必要とされるため、従来
においては、エネルギーの検出のみに使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、従来
の結晶性材料の表面や界面の構造解析を行う方法では、
３次元的なより詳細な構造の解析を行うためには、測定
に長時間を要し、試料に照射損傷が生じるという問題が
あった。
の結晶性材料の表面や界面の構造解析を行う方法では、
３次元的なより詳細な構造の解析を行うためには、測定
に長時間を要し、試料に照射損傷が生じるという問題が
あった。
【０００７】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、従来に比べて短時間で詳細な構造の解析
を行うことができ、試料に与える照射損傷も抑制するこ
とのできる３次元イオン散乱分光法及び分光装置を提供
しようとするものである。
されたもので、従来に比べて短時間で詳細な構造の解析
を行うことができ、試料に与える照射損傷も抑制するこ
とのできる３次元イオン散乱分光法及び分光装置を提供
しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の３次元イオン散乱分光法は、被測定物に
パルスイオンビームを照射し、所定位置に配置された３
次元検出器により、前記被測定物から散乱する散乱粒子
の飛行時間と、当該３次元検出器における前記散乱粒子
の２次元的な入射位置を測定し、前記被測定物の構造を
解析することを特徴とする。
め、請求項１の３次元イオン散乱分光法は、被測定物に
パルスイオンビームを照射し、所定位置に配置された３
次元検出器により、前記被測定物から散乱する散乱粒子
の飛行時間と、当該３次元検出器における前記散乱粒子
の２次元的な入射位置を測定し、前記被測定物の構造を
解析することを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の３次元
イオン散乱分光法において、前記３次元検出器が、１ｎ
ｓ以下の時間分解能で、前記散乱粒子の飛行時間を測定
可能とされていることを特徴とする。
イオン散乱分光法において、前記３次元検出器が、１ｎ
ｓ以下の時間分解能で、前記散乱粒子の飛行時間を測定
可能とされていることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
３次元イオン散乱分光法において、前記３次元検出器
が、３６０μｍ以下の位置分解能で、前記散乱粒子の２
次元的な入射位置を測定可能とされていることを特徴と
する。
３次元イオン散乱分光法において、前記３次元検出器
が、３６０μｍ以下の位置分解能で、前記散乱粒子の２
次元的な入射位置を測定可能とされていることを特徴と
する。
【００１１】請求項４の３次元イオン散乱分光装置は、
被測定物にパルスイオンビームを照射するパルスイオン
ビーム源と、所定位置に配置され、前記被測定物から散
乱する散乱粒子の飛行時間と、前記散乱粒子の２次元的
な入射位置を測定する３次元検出器とを具備し、前記散
乱粒子の飛行時間と、前記散乱粒子の２次元的な入射位
置とから前記被測定物の構造を解析することを特徴とす
る。
被測定物にパルスイオンビームを照射するパルスイオン
ビーム源と、所定位置に配置され、前記被測定物から散
乱する散乱粒子の飛行時間と、前記散乱粒子の２次元的
な入射位置を測定する３次元検出器とを具備し、前記散
乱粒子の飛行時間と、前記散乱粒子の２次元的な入射位
置とから前記被測定物の構造を解析することを特徴とす
る。
【００１２】請求項５の発明は、請求項４記載の３次元
イオン散乱分光装置において、前記３次元検出器が、１
ｎｓ以下の時間分解能で、前記散乱粒子の飛行時間を測
定可能とされていることを特徴とする。
イオン散乱分光装置において、前記３次元検出器が、１
ｎｓ以下の時間分解能で、前記散乱粒子の飛行時間を測
定可能とされていることを特徴とする。
【００１３】請求項６の発明は、請求項４又は５記載の
３次元イオン散乱分光装置において、前記３次元検出器
が、３６０μｍ以下の位置分解能で、前記散乱粒子の２
次元的な入射位置を測定可能とされていることを特徴と
する。
３次元イオン散乱分光装置において、前記３次元検出器
が、３６０μｍ以下の位置分解能で、前記散乱粒子の２
次元的な入射位置を測定可能とされていることを特徴と
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を、実施の形
態について図面を参照して説明する。
態について図面を参照して説明する。
【００１５】図１は、本発明の一実施形態の概略構成を
模式的に示すものであり、同図において１は、所定のパ
ルスイオンビームを発生させるパルスイオンビーム源を
示している。
模式的に示すものであり、同図において１は、所定のパ
ルスイオンビームを発生させるパルスイオンビーム源を
示している。
【００１６】上記パルスイオンビーム源１は、真空チャ
ンバ２内に収容された試料３に、所定の平行度のよいパ
ルスイオンビーム４を照射するように構成されている。
このパルスイオンビーム源１は、本実施形態では、イオ
ン種としてはヘリウムイオン（Ｈｅ+ イオン）を用いて
おり、パルスイオンビーム４のエネルギーは１００ｋｅ
Ｖであり、パルス幅は１．３ｎｓである。なお、真空チ
ャンバ２内は、図示しない真空ポンプによって、例え
ば、１０-5Ｐａ程度の高真空に設定可能とされている。
ンバ２内に収容された試料３に、所定の平行度のよいパ
ルスイオンビーム４を照射するように構成されている。
このパルスイオンビーム源１は、本実施形態では、イオ
ン種としてはヘリウムイオン（Ｈｅ+ イオン）を用いて
おり、パルスイオンビーム４のエネルギーは１００ｋｅ
Ｖであり、パルス幅は１．３ｎｓである。なお、真空チ
ャンバ２内は、図示しない真空ポンプによって、例え
ば、１０-5Ｐａ程度の高真空に設定可能とされている。
【００１７】また、試料３から散乱された散乱粒子は、
試料３から所定距離（本実施形態では１０ｃｍ）離され
て所定位置に配置された３次元検出器５によって測定す
るよう構成されており、この３次元検出器５の測定信号
は、前段電気回路６を介してコンピュータ７に入力さ
れ、コンピュータ７によって所定の処理が施されるよう
に構成されている。
試料３から所定距離（本実施形態では１０ｃｍ）離され
て所定位置に配置された３次元検出器５によって測定す
るよう構成されており、この３次元検出器５の測定信号
は、前段電気回路６を介してコンピュータ７に入力さ
れ、コンピュータ７によって所定の処理が施されるよう
に構成されている。
【００１８】上記３次元検出器５、前段電気回路６、コ
ンピュータ７によって構成される３次元検出装置は、時
間分解能１．０ｎｓ以下で３次元検出器５に入射する散
乱粒子の検出を行えるようになっており、かかる時間分
解能によって、散乱粒子の飛行時間から、散乱粒子のエ
ネルギーを算出することができるようになっている。ま
た、本実施形態における３次元検出器５は、検出器有効
直径が８３ｍｍの円形の形状とされており、この検出器
有効直径８３ｍｍの円形の面内に入射した散乱粒子の２
次元的な入射位置を、位置分解能５０μｍで検出できる
ように構成されている。
ンピュータ７によって構成される３次元検出装置は、時
間分解能１．０ｎｓ以下で３次元検出器５に入射する散
乱粒子の検出を行えるようになっており、かかる時間分
解能によって、散乱粒子の飛行時間から、散乱粒子のエ
ネルギーを算出することができるようになっている。ま
た、本実施形態における３次元検出器５は、検出器有効
直径が８３ｍｍの円形の形状とされており、この検出器
有効直径８３ｍｍの円形の面内に入射した散乱粒子の２
次元的な入射位置を、位置分解能５０μｍで検出できる
ように構成されている。
【００１９】上記のように、３次元検出器５、前段電気
回路６、コンピュータ７によって構成される３次元検出
装置は、散乱粒子のエネルギーの情報（飛行時間の情
報）と、散乱粒子の２次元的な位置情報の合計３次元の
情報を、同時に得られるように構成されている。
回路６、コンピュータ７によって構成される３次元検出
装置は、散乱粒子のエネルギーの情報（飛行時間の情
報）と、散乱粒子の２次元的な位置情報の合計３次元の
情報を、同時に得られるように構成されている。
【００２０】以下、上記構成の３次元イオン散乱分光装
置を用いて、Ｓｉ基板上にＥｒを１ＭＬ（１ＭＬ＝０．
７８×１０15atoms ／ｃｍ2 ）堆積、加熱してシリサイ
ドを形成した試料３を測定する場合について説明する。
置を用いて、Ｓｉ基板上にＥｒを１ＭＬ（１ＭＬ＝０．
７８×１０15atoms ／ｃｍ2 ）堆積、加熱してシリサイ
ドを形成した試料３を測定する場合について説明する。
【００２１】前述したとおり、パルスイオンビーム源１
から射出されるヘリウムイオン（エネルギー：１００ｋ
ｅＶ、速度：２．１９６×１０8 ｃｍ／ｓ）のパルスイ
オンビーム４のパルス幅は１．３ｎｓである。また、検
出システムは、時間分解能１．０ｎｓ以下（１．０ｎｓ
より短時間）である。
から射出されるヘリウムイオン（エネルギー：１００ｋ
ｅＶ、速度：２．１９６×１０8 ｃｍ／ｓ）のパルスイ
オンビーム４のパルス幅は１．３ｎｓである。また、検
出システムは、時間分解能１．０ｎｓ以下（１．０ｎｓ
より短時間）である。
【００２２】このため、Ｅｒ原子から散乱してきた散乱
粒子と、Ｓｉ原子から散乱してきた散乱粒子との間に、
これらを足し合わせた１．３ｎｓ＋１．０ｎｓ＝２．３
ｎｓ以上の飛行時間の差が生じれば、どちらの原子によ
って散乱された散乱粒子であるかを弁別可能となる。
粒子と、Ｓｉ原子から散乱してきた散乱粒子との間に、
これらを足し合わせた１．３ｎｓ＋１．０ｎｓ＝２．３
ｎｓ以上の飛行時間の差が生じれば、どちらの原子によ
って散乱された散乱粒子であるかを弁別可能となる。
【００２３】本実施形態では、前述したとおり、試料３
と３次元検出器５との距離が１０ｃｍ（１００ｍｍ）で
あり、３次元検出器５の検出器有効直径が８３ｍｍであ
る。そして、３次元検出器５の位置を、中心散乱角が１
３５°となるように配置すると、３次元検出器５で検出
される散乱粒子の散乱角は１１２．５〜１５７．５°
（１３５±２２．５°（ｔａｎ-1（（８３［ｍｍ］／
２）／１００［ｍｍ］）））となる。
と３次元検出器５との距離が１０ｃｍ（１００ｍｍ）で
あり、３次元検出器５の検出器有効直径が８３ｍｍであ
る。そして、３次元検出器５の位置を、中心散乱角が１
３５°となるように配置すると、３次元検出器５で検出
される散乱粒子の散乱角は１１２．５〜１５７．５°
（１３５±２２．５°（ｔａｎ-1（（８３［ｍｍ］／
２）／１００［ｍｍ］）））となる。
【００２４】この場合、Ｅｒ原子から散乱したヘリウム
粒子のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で９３．６０ｋｅＶ（２．１２５×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で９１．２０ｋｅＶ（２．０９７×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
粒子のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で９３．６０ｋｅＶ（２．１２５×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で９１．２０ｋｅＶ（２．０９７×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
【００２５】一方、Ｓｉ原子から散乱したヘリウム粒子
のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で６７．２３ｋｅＶ（１．８０１×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で５７．５７ｋｅＶ（１．６６６×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で６７．２３ｋｅＶ（１．８０１×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で５７．５７ｋｅＶ（１．６６６×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
【００２６】したがって、Ｅｒ原子から散乱したヘリウ
ム粒子の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で４７．１ｎｓ 散乱角１５７．５°で４７．７ｎｓ である。
ム粒子の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で４７．１ｎｓ 散乱角１５７．５°で４７．７ｎｓ である。
【００２７】一方、Ｓｉ原子から散乱したヘリウム粒子
の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で５５．５ｎｓ 散乱角１５７．５°で６０．０ｎｓ である。
の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で５５．５ｎｓ 散乱角１５７．５°で６０．０ｎｓ である。
【００２８】したがって、散乱角１１２．５°（飛行時
間差：８．４ｎｓ）でも、散乱角１５７．５°（飛行時
間差：１２．３ｎｓ）でも、十分にＥｒ原子から散乱し
てきた散乱粒子（ヘリウム粒子）とＳｉ原子から散乱し
てきた散乱粒子（ヘリウム粒子）とを弁別することが可
能である。
間差：８．４ｎｓ）でも、散乱角１５７．５°（飛行時
間差：１２．３ｎｓ）でも、十分にＥｒ原子から散乱し
てきた散乱粒子（ヘリウム粒子）とＳｉ原子から散乱し
てきた散乱粒子（ヘリウム粒子）とを弁別することが可
能である。
【００２９】なお、上記の算出結果から分かるように、
本実施形態のように時間分解能１ｎｓ以下程度の時間分
解能があれば、上記の弁別が可能である。また、試料３
と３次元検出器５との距離を更に長くし、例えば２０ｃ
ｍ（２００ｍｍ）とすれば、上記時間分解能に対する制
限は緩やかになる。なお、上記における時間分解能と
は、３次元検出器５、前段電気回路６、コンピュータ７
によって構成される３次元検出装置によって実際に検出
可能な時間分解能のことを示している。
本実施形態のように時間分解能１ｎｓ以下程度の時間分
解能があれば、上記の弁別が可能である。また、試料３
と３次元検出器５との距離を更に長くし、例えば２０ｃ
ｍ（２００ｍｍ）とすれば、上記時間分解能に対する制
限は緩やかになる。なお、上記における時間分解能と
は、３次元検出器５、前段電気回路６、コンピュータ７
によって構成される３次元検出装置によって実際に検出
可能な時間分解能のことを示している。
【００３０】材料表面、界面の構造解析を行うには、ブ
ロッキングのパターンを解析することによって行われ
る。ここで言うブロッキングとは、図２に示すように、
材料を形成するある原子Ａによって散乱されたイオンに
着目すると、その散乱軌道上に別の原子Ｂが存在する
と、その原子Ｂの後方に散乱イオンが侵入できない円錐
状の影が生じることであり、この影が生じることをブロ
ッキングと呼んでいる。
ロッキングのパターンを解析することによって行われ
る。ここで言うブロッキングとは、図２に示すように、
材料を形成するある原子Ａによって散乱されたイオンに
着目すると、その散乱軌道上に別の原子Ｂが存在する
と、その原子Ｂの後方に散乱イオンが侵入できない円錐
状の影が生じることであり、この影が生じることをブロ
ッキングと呼んでいる。
【００３１】エネルギーが１００ｋｅＶのヘリウムイオ
ンを入射させた時のブロッキング（影）の半値幅は２°
程度であることから、３次元検出器５の検出可能な全角
度（４５°）も、角度分解能（位置分解能が５０μｍで
あるので角度分解能は、０．０２７°）も、材料表面、
界面の構造解析を行うのに十分である。なお、材料表
面、界面の構造解析を行うためには、３次元検出器５の
角度分解能は、０．２°程度あればよいので、位置分解
能が３６０μｍ以下程度のものであれば、使用すること
ができる。
ンを入射させた時のブロッキング（影）の半値幅は２°
程度であることから、３次元検出器５の検出可能な全角
度（４５°）も、角度分解能（位置分解能が５０μｍで
あるので角度分解能は、０．０２７°）も、材料表面、
界面の構造解析を行うのに十分である。なお、材料表
面、界面の構造解析を行うためには、３次元検出器５の
角度分解能は、０．２°程度あればよいので、位置分解
能が３６０μｍ以下程度のものであれば、使用すること
ができる。
【００３２】次に、上記構成の３次元イオン散乱分光装
置を用いて、Ｓｉ基板上にＦｅを１ＭＬ（１ＭＬ＝０．
７８×１０15atoms ／ｃｍ2 ）堆積、焼鈍し、シリサイ
ドを形成した試料３を測定する実施形態について説明す
る。
置を用いて、Ｓｉ基板上にＦｅを１ＭＬ（１ＭＬ＝０．
７８×１０15atoms ／ｃｍ2 ）堆積、焼鈍し、シリサイ
ドを形成した試料３を測定する実施形態について説明す
る。
【００３３】この実施形態では、パルスイオンビーム源
１から射出されるヘリウムイオン（エネルギー：１００
ｋｅＶ、速度：２．１９６×１０8 ｃｍ／ｓ）のパルス
イオンビーム４のパルス幅は１．３ｎｓ、３次元検出器
５、前段電気回路６、コンピュータ７によって構成され
る３次元検出装置の時間分解能１．０ｎｓである。この
ような条件では、パルスイオンビーム４のパルス幅
（１．３ｎｓ）と時間分解能（１．０ｎｓ）の合計
（２．３ｎｓ）より飛行時間の差が生じれば、Ｆｅ原子
から散乱してきた散乱粒子と、Ｓｉ原子から散乱してき
た散乱粒子とを分離することが可能となる。
１から射出されるヘリウムイオン（エネルギー：１００
ｋｅＶ、速度：２．１９６×１０8 ｃｍ／ｓ）のパルス
イオンビーム４のパルス幅は１．３ｎｓ、３次元検出器
５、前段電気回路６、コンピュータ７によって構成され
る３次元検出装置の時間分解能１．０ｎｓである。この
ような条件では、パルスイオンビーム４のパルス幅
（１．３ｎｓ）と時間分解能（１．０ｎｓ）の合計
（２．３ｎｓ）より飛行時間の差が生じれば、Ｆｅ原子
から散乱してきた散乱粒子と、Ｓｉ原子から散乱してき
た散乱粒子とを分離することが可能となる。
【００３４】本実施形態では、前述した実施形態と同様
に、試料３と３次元検出器５との距離が１０ｃｍ（１０
０ｍｍ）であり、３次元検出器５の検出器有効直径が８
３ｍｍである。そして、３次元検出器５の位置を、中心
散乱角が１３５°となるように配置すると、３次元検出
器５で検出される散乱粒子の散乱角は１１２．５〜１５
７．５°（１３５±２２．５°（ｔａｎ-1（（８３［ｍ
ｍ］／２）／１００［ｍｍ］）））となる。
に、試料３と３次元検出器５との距離が１０ｃｍ（１０
０ｍｍ）であり、３次元検出器５の検出器有効直径が８
３ｍｍである。そして、３次元検出器５の位置を、中心
散乱角が１３５°となるように配置すると、３次元検出
器５で検出される散乱粒子の散乱角は１１２．５〜１５
７．５°（１３５±２２．５°（ｔａｎ-1（（８３［ｍ
ｍ］／２）／１００［ｍｍ］）））となる。
【００３５】この場合、Ｆｅ原子から散乱したヘリウム
粒子のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で８１．９９ｋｅＶ（１．９８８×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で７５．８６ｋｅＶ（１．９１３×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
粒子のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で８１．９９ｋｅＶ（１．９８８×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で７５．８６ｋｅＶ（１．９１３×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
【００３６】一方、Ｓｉ原子から散乱したヘリウム粒子
のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で６７．２３ｋｅＶ（１．８０１×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で５７．５７ｋｅＶ（１．６６６×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
のエネルギー（速度）は、 散乱角１１２．５°で６７．２３ｋｅＶ（１．８０１×
１０8 ｃｍ／ｓ） 散乱角１５７．５°で５７．５７ｋｅＶ（１．６６６×
１０8 ｃｍ／ｓ） である。
【００３７】したがって、Ｆｅ原子から散乱したヘリウ
ム粒子の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で５０．３ｎｓ 散乱角１５７．５°で５２．３ｎｓ である。
ム粒子の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で５０．３ｎｓ 散乱角１５７．５°で５２．３ｎｓ である。
【００３８】一方、Ｓｉ原子から散乱したヘリウム粒子
の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で５５．５ｎｓ 散乱角１５７．５°で６０．０ｎｓ である。
の飛行時間（１０ｃｍ÷散乱速度）は、 散乱角１１２．５°で５５．５ｎｓ 散乱角１５７．５°で６０．０ｎｓ である。
【００３９】したがって、散乱角１１２．５°（飛行時
間差：５．２ｎｓ）でも、散乱角１５７．５°（飛行時
間差：７．７ｎｓ）でも、十分にＦｅ原子から散乱して
きた散乱粒子（ヘリウム粒子）とＳｉ原子から散乱して
きた散乱粒子（ヘリウム粒子）とを弁別することが可能
である。
間差：５．２ｎｓ）でも、散乱角１５７．５°（飛行時
間差：７．７ｎｓ）でも、十分にＦｅ原子から散乱して
きた散乱粒子（ヘリウム粒子）とＳｉ原子から散乱して
きた散乱粒子（ヘリウム粒子）とを弁別することが可能
である。
【００４０】したがって、以上の条件でＳｉ基板上にＦ
ｅを１ＭＬ堆積、焼鈍し、シリサイドを形成した試料の
表面、界面の構造解析を行うことができる。
ｅを１ＭＬ堆積、焼鈍し、シリサイドを形成した試料の
表面、界面の構造解析を行うことができる。
【００４１】以上のとおり、上述した各実施形態によれ
ば、時間分解能が１ｎｓ以下、位置分解能が３６０μｍ
以下（好ましくは５０μｍ以下）で、散乱粒子の飛行時
間及び２次元的な入射位置を測定可能な３次元検出装置
（３次元検出器５、前段電気回路６、コンピュータ７に
よって構成される検出装置）を用いることによって、試
料の表面、界面の詳細な構造の解析を、検出器の走査等
を行うことなく短時間で行うことができる。
ば、時間分解能が１ｎｓ以下、位置分解能が３６０μｍ
以下（好ましくは５０μｍ以下）で、散乱粒子の飛行時
間及び２次元的な入射位置を測定可能な３次元検出装置
（３次元検出器５、前段電気回路６、コンピュータ７に
よって構成される検出装置）を用いることによって、試
料の表面、界面の詳細な構造の解析を、検出器の走査等
を行うことなく短時間で行うことができる。
【００４２】また、これによって、試料に照射するイオ
ンビームの量も従来に比べて減らすことができ、試料に
与える照射損傷も抑制することができる。
ンビームの量も従来に比べて減らすことができ、試料に
与える照射損傷も抑制することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の３次元イ
オン散乱分光法及び分光装置によれば、従来に比べて短
時間で詳細な構造の解析を行うことができ、試料に与え
る照射損傷も抑制することができる。
オン散乱分光法及び分光装置によれば、従来に比べて短
時間で詳細な構造の解析を行うことができ、試料に与え
る照射損傷も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を模式的に示す
図。
図。
【図２】構造解析におけるブロッキングを説明するため
の図。
の図。
１……パルスイオンビーム源、２……真空チャンバ、３
……試料、４……パルスイオンビーム、５……３次元検
出器、６……前段電気回路、７……コンピュータ。
……試料、４……パルスイオンビーム、５……３次元検
出器、６……前段電気回路、７……コンピュータ。
Claims (6)
- 【請求項１】 被測定物にパルスイオンビームを照射
し、 所定位置に配置された３次元検出器により、前記被測定
物から散乱する散乱粒子の飛行時間と、当該３次元検出
器における前記散乱粒子の２次元的な入射位置を測定
し、前記被測定物の構造を解析することを特徴とする３
次元イオン散乱分光法。 - 【請求項２】 請求項１記載の３次元イオン散乱分光法
において、 前記３次元検出器が、１ｎｓ以下の時間分解能で、前記
散乱粒子の飛行時間を測定可能とされていることを特徴
とする３次元イオン散乱分光法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の３次元イオン散乱
分光法において、 前記３次元検出器が、３６０μｍ以下の位置分解能で、
前記散乱粒子の２次元的な入射位置を測定可能とされて
いることを特徴とする３次元イオン散乱分光法。 - 【請求項４】 被測定物にパルスイオンビームを照射す
るパルスイオンビーム源と、 所定位置に配置され、前記被測定物から散乱する散乱粒
子の飛行時間と、前記散乱粒子の２次元的な入射位置を
測定する３次元検出器とを具備し、 前記散乱粒子の飛行時間と、前記散乱粒子の２次元的な
入射位置とから前記被測定物の構造を解析することを特
徴とする３次元イオン散乱分光装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の３次元イオン散乱分光装
置において、 前記３次元検出器が、１ｎｓ以下の時間分解能で、前記
散乱粒子の飛行時間を測定可能とされていることを特徴
とする３次元イオン散乱分光装置。 - 【請求項６】 請求項４又は５記載の３次元イオン散乱
分光装置において、 前記３次元検出器が、３６０μｍ以下の位置分解能で、
前記散乱粒子の２次元的な入射位置を測定可能とされて
いることを特徴とする３次元イオン散乱分光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002083081A JP2003282018A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | ３次元イオン散乱分光法及び分光装置 |
| PCT/JP2003/003502 WO2003081632A1 (fr) | 2002-03-25 | 2003-03-24 | Procede spectroscopique a diffusion ionique tridimensionnelle et dispositif spectroscopique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002083081A JP2003282018A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | ３次元イオン散乱分光法及び分光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282018A true JP2003282018A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=28449167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002083081A Pending JP2003282018A (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | ３次元イオン散乱分光法及び分光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003282018A (ja) |
| WO (1) | WO2003081632A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011047786A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Institute Of Physical & Chemical Research | 位置敏感時間分析型検出器、その作製方法およびそれを用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置 |
| KR101093818B1 (ko) | 2008-08-21 | 2011-12-19 | 한국표준과학연구원 | 이온산란분광법을 이용한 생화학물질의 정량 측정방법 및 생화학물질간 결합효율 측정방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007178341A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Institute Of Physical & Chemical Research | イオン散乱分光分析装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05174783A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-13 | Shimadzu Corp | 質量分析装置 |
| JP3353488B2 (ja) * | 1994-10-03 | 2002-12-03 | 株式会社島津製作所 | イオン散乱分光装置 |
| JP2000231901A (ja) * | 1999-02-12 | 2000-08-22 | Japan Atom Energy Res Inst | 画像解析法による質量分析計又はそれを使用した質量分析方法 |
-
2002
- 2002-03-25 JP JP2002083081A patent/JP2003282018A/ja active Pending
-
2003
- 2003-03-24 WO PCT/JP2003/003502 patent/WO2003081632A1/ja not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101093818B1 (ko) | 2008-08-21 | 2011-12-19 | 한국표준과학연구원 | 이온산란분광법을 이용한 생화학물질의 정량 측정방법 및 생화학물질간 결합효율 측정방법 |
| JP2011047786A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Institute Of Physical & Chemical Research | 位置敏感時間分析型検出器、その作製方法およびそれを用いた三次元中エネルギーイオン散乱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003081632A1 (fr) | 2003-10-02 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031201 |
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