JP2009146755A - 原子フラックス測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 直流電源により予め定めた負電位にバイアスされた原子プローブ電極の前方に配置した荷電粒子排除器により高周波プラズマ発生セルから放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスに含まれる荷電粒子を排除して上記原子プローブ電極に活性種フラックスを導入し、該原子プローブ電極における上記活性種の電離に応じて上記第1電流検出器により検出される電流値に基づき演算手段によりHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスに含まれる原子フラックス量を算定する。
【選択図】図2
Description
Using beam flux monitor as Langmuir probe for plasma-ass isted molecular beam epitaxy J.vac.Sci.Technol. A23(3) May/Jun (2005)1-5.
本発明の一実施例の原子フラックス測定装置1は、図1(a)、(b)および(c)並びに図2に示すように、原子プローブ機構本体部20と原子電流計測部40とから構成される。
図12において、原子プローブ電極31の電極本体部32として、高周波プラズマ発生セル2から放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスの入射軸に対し、例えば、略45°傾斜した平板部を形成した電極体(図示しない)を用い、該電極体に高周波プラズマ発生セル2から活性種フラックスが照射された際、上記電極体から放出される電子を2次電子増倍する電子増倍手段58に入射し、所定の増倍率をもって増倍した電子流を第2電流検出器57により検出し、該第2電流検出器57による検出電流値に基づき、上記フラックス量演算部54により上記傾斜電極体に導入または付与された活性種のフラックス量が算定される。上記電子増倍手段58として、それ自体公知の2次電子増倍管(図示しない)とか、チャンネルトロン電子増倍器(図示しない)を適用することができる。この場合、第1電流検出器51による検出電流値が上記基準値を下回ったことが検出された際、電流検出回路切換えスイッチ59を介して直流電源60から電子増倍手段58へ給電して上記電流検出回路が起動される。
2 高周波プラズマ発生セル
3 オリフィス
9 荷電粒子排除器
10 シャッター
17 遮蔽金属筒体
18 開口(円形貫通穴)
20 原子プローブ機構本体部
21 荷電粒子排除器
22 対向電極体
27 電界分離金属板
31 原子プローブ電極
32 電極本体部
33 電極ピン部
36 固定盤
40 原子電流計測部
43 第1端子盤
44 第2端子盤
46 直流電源
47 第1荷電粒子排除電源部
48 第2荷電粒子排除電源部
49 直流バイアス電源部
51 第1電流検出器
52 自己バイアス型電流検出器
53 A/D変換器
54 フラックス量演算部(PC)
55 RF(高周波)電源
56 マッチングボックス
57 第2電流検出器
58 電子倍増手段
59 電流測定切換えスイッチ
60 直流電源
Claims (11)
- 高周波プラズマ発生セルから放出される高輝度HB(High brightness)放電プラズマに含まれる活性種フラックスが導入される原子プローブ電極と、上記原子プローブ電極から上記高周波プラズマ発生セルに向かう前方位置に配置された荷電粒子排除手段と、上記原子プローブ電極に負の直流バイアス電圧を印加する直流電源と、上記原子プローブ電極と上記直流電源の基準電位(ゼロ電位)端子間に接続した第1電流検出器と、上記荷電粒子排除手段により上記高周波プラズマ発生セルから放出されるHB放電プラズマに含まれるイオンおよび電子を排除して励起原子、基底原子および励起分子を含む活性種が上記直流電源により予め定めた負電位にバイアスされた原子プローブ電極に導入された際、該原子プローブ電極における上記活性種の電離により放出される電子数量に応じて上記第1電流検出器により検出される電流値に基づき上記HB放電プラズマに含まれる原子フラックス量を算定する演算手段とにより構成したことを特徴とする原子フラックス測定装置。
- 荷電粒子排除手段が互いに対向しかつ同一平面上で起立する少なくとも一対の電極体を含み、各対の電極体間に生起した電界により、高周波プラズマ発生器から放出されるHB放電プラズマに含まれるイオンおよび電子を各対の電極体側に偏向させて該HB放電プラズマに含まれる活性種フラックスから排除するように構成したことを特徴とする請求項1に記載の原子フラックス測定装置。
- 各対の電極体が高周波プラズマ発生セルの出口部の放射軸に沿った投影領域を包囲するように配置され、上記高周波プラズマ発生セルから放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスが各対の電極体により包囲される空間部を流通するように構成したことを特徴とする請求項2に記載の原子フラックス測定装置。
- 各対の対向電極間に高周波パルス電圧を印加して各対の電極体間の空間部に高周波電界を生起するように構成したことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の原子フラックス測定装置。
- 上端を閉鎖した遮蔽金属筒体であって、その内部に原子プローブ電極を収容し、該遮蔽金属筒体の閉鎖上端面に高周波プラズマ発生セルから放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスが流入する開口を形成するとともに該開口の周縁部に絶縁体スペーサを介して上記荷電粒子排除手段の各対の対向電極を装着し、直流電源により上記原子プローブ電極を予め定めた負電位にバイアスするとともに上記荷電粒子排除器の各対の対向電極をそれぞれ予め定めた正電位および負電位にバイアスする一方、上記遮蔽金属筒体をゼロ電位に保持するように構成したことを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の原子フラックス測定装置。
- 上端を閉鎖した遮蔽金属筒体であって、その内部に荷電粒子排除手段および原子プローブ電極を収容し、上記遮蔽金属筒体の閉鎖した上端面に高周波プラズマ発生セルから放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスが流入する開口を形成する一方、上記遮蔽金属筒体の内部に絶縁体スペーサを介して上記荷電粒子排除手段の各対の対向電極および上記原子プローブ電極を装着し、直流電源により上記原子プローブ電極を予め定めた負電位にバイアスするとともに上記荷電粒子排除器の各対の対向電極をそれぞれ予め定めた正および負電位にバイアスする一方、上記遮蔽金属筒体をゼロ電位に保持するように構成したことを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の原子フラックス測定装置。
- 原子プローブ電極が金属板状電極体と該金属板状電極体の裏面側に接続した金属ピンとにより形成され、固定盤に上記原子プローブ電極の金属ピンを着脱可能に装着し、該金属ピンを介して直流電源および第1電流検出器と電気接続可能に構成したことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の原子フラックス測定装置。
- 荷電粒子排除手段が各対の対向電極体間に生起した電界と交差する磁界発生器を含み、前記電界と交差磁界とにより、高周波プラズマ発生器から放出されたHB放電プラズマに含まれるイオンおよび電子を各対の電極体側に偏向させて該HB放電プラズマの活性種フラックスから除去するように構成したことを特徴とする請求項2〜請求項7のいずれかに記載の原子フラックス測定装置。
- 原子プローブ電極に電子増倍手段を介して第2電流検出器を接続し、上記電子増倍手段により上記原子プローブ電極においてHB放電プラズマに含まれる活性種の電離により放出される電子を所定割合で増倍して該増倍電子に応じた電流値を上記第2電流検出器により検出し、該電流値に基づき上記HB放電プラズマに含まれる原子フラックス量を算定するように構成したことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の原子フラックス測定装置。
- 高周波プラズマ発生セルが水素H2、窒素N2、酸素O2またはフッ素F2の気体分子励起セルであって、該気体分子励起セルから放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスを原子プローブ電極に付与して該HB放電プラズマに含まれる原子フラックス量を測定することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の原子フラックス測定装置。
- 高周波プラズマ発生セルがMBE(分子線エピタキシィー)成膜室内に配置された窒素、酸素またはフッ素の気体分子励起セルであって、該MBE成膜室内に配置された分子線セルから放出される分子線フラックスと上記気体分子励起セルから放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスとをターゲット位置に固定された基板に照射して成膜する際、上記MBE成膜室の内部に少なくとも原子プローブ電極および荷電粒子排除手段を配置する一方、上記MBE成膜室の外部に少なくとも直流電源および第1電流検出器を配置し、上記気体分子励起セルから放出されるHB放電プラズマに含まれる活性種フラックスを上記原子プローブ電極に流入させて該HB放電プラズマに含まれる原子フラックス量を測定することを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の原子フラックス測定装置。
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