JPH04248240A - イオン照射器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次イオン質量分析計
やオージェ電子分析等の分析において使用されるイオン
照射器に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次イオン質量分析計やオージェ電子分
析等においては、分析の対象物である試料をイオンによ
るスパッタ現象を利用して、その表面をエッチングする
ことが行われている。斯様なエッチングの目的としては
、例えば、試料の深さ方向に関する不純物等の分布状態
を計測する際のエッチング手段として、あるいは分析を
開始する際に、試料の最表面に形成された自然酸化膜を
除去するための手段として、などがある。通常、均一に
エッチングできることが要求される。

【０００３】斯様なイオンによるスパッタ・エッチング
は、従来、微細な点状の開口部から取り出されたイオン
をビーム状にして、試料表面に照射することによって行
われる。

【０００４】図２は、従来構造のイオン源部を備えたイ
オン照射器の構造断面図を示す。前記イオン照射器内は
、アルゴンガスなどの不活性ガスで満たされており、加
熱されたフィラメント（２２）から放出された熱電子は
、電界によってアノード電極（２３）に向かって加速さ
れて走行する。斯る走行は、前記熱電子と前記アルゴン
ガスとの衝突を引き起こし、該アルゴンガスをイオン化
する。

【０００５】次に、上記衝突で発生したアルゴンイオン
は、アノード電極（２３）とイオン引き出し電極（２５
）との間の電界によって加速され、イオン源（２１）の
開口部（２４）を通ってイオン源部外へと引き出される
。その後フォーカス電極（２６）により、このイオンビ
ームは収束され、走査電極（２７）により試料（２８）
の表面を走査しつつ照射される。また、（２９）はアノ
ード電極の電圧を制御する電源部、（３０）はフィラメ
ントを加熱するための電源部である。

【０００６】斯様なイオンによるスパッタ・エッチング
にあっては、特に前記試料のエッチング速度を大きくす
るため、イオンを該試料の表面における法線から３０〜
５０度程度の角度を保つように、傾斜して入射させる方
法が採用されている。これは、同図のような垂直入射に
よる方法では、試料のエッチング速度が遅く、効率的な
エッチングが行えないためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、傾斜入射に
よる前記方法によれば、試料表面のエッチング速度を高
めることはできるものの、前記試料表面を均一にエッチ
ングすることができず、スパッタによるエッチングが進
行するにつれて、その表面は凹凸状態となる。

【０００８】斯様な凹凸が前記試料の表面に生じると、
スパッタ効率の変動が生じ、また二次イオン分析計での
使用で生じたならば二次イオン化率の変動という問題を
引き起こす。このような変動は、分析精度を著しく低下
させる要因となる。

【０００９】斯様な現象については、マイクロビームア
ナリシス第１４１委員会第６５回研究資料第９頁〜第１
５頁（平成２年９月２１日、日本学術振興会）に詳細に
記載されている。

【００１０】本発明の目的とするところは、前記試料表
面の凹凸形状の発生を抑制し得るイオン照射器を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明イオン照射器の特
徴とするところは、イオン源部のリング状の開口部から
引き出されたイオンが、前記開口部の中心軸上に設置さ
れた試料に、前記開口部を底面とし前記試料を頂点とす
る逆円錐状に収束して照射することにある。

【００１２】

【作用】本発明によれば、イオン源部のリング状の上記
開口部より引き出されたイオンを、前記開口部の中心軸
上に設置された試料に　　該試料を頂点とする逆円錐状
に収束して照射させる。

【００１３】前記試料にとっては、前記中心軸から一定
角度の傾斜をもつイオンによって照射されるため、効率
的なエッチングができる。

【００１４】更に、従来の一方向からの傾斜入射によっ
て発生していた試料表面の凹凸の発生は、本発明では前
記中心軸の周囲のあらゆる方向のイオンが前記試料を照
射するため抑制され、均一なスパッタ・エッチングが実
現できる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明イオン照射器の構造断面図で
ある。図中の（１）はイオン源部、（２）は熱電子を発
生させるフィラメント、（３）はアノード電極、（４）
は本発明の特徴である、イオンが吹き出すリング状の開
口部、（５）はイオン引き出し電極、（６）はフォーカ
ス電極、（７）はイオンビームを偏向するための走査電
極、そして（８）は前記リング状の開口部（４）の中心
軸（９）上に設置された試料、（１０）はイオン照射器
内を走行するイオンビームである。 である。尚、アノード電極とフィラメントのための電源
等は省略している。

【００１６】本発明イオン照射器においては、開口部（
４）の形状がリング状であることから　イオン引き出し
電極（５）やフォーカス電極（６）は前記中心軸を軸と
するリング状とし、走査電極（７）にあっては、前記中
心軸をその中心とする矩形状電極とするこ　とがイオン
ビームの制御向上のためには好ましい。

【００１７】特に、実施例では前記イオン引き出し電極
（５）を、イオンビームが円筒状に容　易に引き出され
るように、前記中心軸（９）を同心軸とする大小の電極
の間にイオ　ンビームが走行するような形状としている
。

【００１８】前記開口部（４）から引き出されたイオン
は、フォーカス電極（６）によって、前記試料（８）に
向かって収束される。これにより、前記中心軸（９）か
ら一定の角度（α）を有するイオンが、該中心軸の周囲
のあらゆる角度から前記試料表面に照射されることにな
るため、試料表面は効率よくエッチングされるとともに
均一にエッチングされ得る。

【００１９】本発明イオン照射器によれば、アルゴンイ
オンを５ｋｅＶの加速電圧でＧａＡｓの表面に照射しス
パッタ・エッチングしたところ、その表面から１．５μ
ｍエッチングした段階で、最大１００Åの凹凸が発生す
るのみであった。一方、従来の傾斜によるイオン照射方
法で、同様の試料について、該試料の法線から３０度の
角度を保って同様の深さにまでエッチングを施したとこ
ろ、５００Åの凹凸が発生し、本発明イオン照射器の優
位性が確認された。

【００２０】また、本イオン照射器によれば、円筒状に
イオンビームが吹き出す部分の中央は、空間ができるた
めに、その他の機能設備、例えば電子銃やエネルギーア
ナライザ、質量分析計を設置することができ、空間の有
効利用による照射器の多機能化が可能となる。

【００２１】

【発明の効果】本発明のイオン照射器によれば、傾斜に
よるイオン照射により試料表面を効率よくエッチングで
きるとともに、前記試料表面に凹凸を生じさせることな
く均一にエッチングすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例を示すイオン照射器の構造断面図
である。

【図２】従来のイオン照射器の構造断面図である。

【符号の説明】

１　　イオン源部 ４　　開口部 ５　　イオン引き出し電極 ６　　フォーカス電極 ８　　試料 ９　　中心軸 １０　　イオンビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　イオン源部のリング状の開口部から引
   き出されたイオンが、前記開口部の中心軸上に設置され
   た試料に、前記開口部を底面とし前記試料を頂点とする
   逆円錐状に収束して照射することを特徴とするイオン照
   射器。