JPH0720071A - 結晶成長分析装置 - Google Patents
結晶成長分析装置Info
- Publication number
- JPH0720071A JPH0720071A JP5160541A JP16054193A JPH0720071A JP H0720071 A JPH0720071 A JP H0720071A JP 5160541 A JP5160541 A JP 5160541A JP 16054193 A JP16054193 A JP 16054193A JP H0720071 A JPH0720071 A JP H0720071A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal growth
- scattered
- ions
- intensity
- ion beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶成長の観察を行うにあたり、結晶のステ
ップ密度などの結晶成長状態を簡単に解析することが可
能な結晶成長分析装置を提供する。 【構成】 イオン源１からのイオンビームを結晶成長面
に斜入射で照射し、その照射位置から前方へと進行する
散乱イオンビームの強度変化を検出して、この検出結果
を結晶成長状態の分析情報として用いるように構成して
いる。
ップ密度などの結晶成長状態を簡単に解析することが可
能な結晶成長分析装置を提供する。 【構成】 イオン源１からのイオンビームを結晶成長面
に斜入射で照射し、その照射位置から前方へと進行する
散乱イオンビームの強度変化を検出して、この検出結果
を結晶成長状態の分析情報として用いるように構成して
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＭＢＥ法などの
エピタキシャル成長法による成膜過程において結晶成長
状態を分析する際に使用する分析装置に関する。
エピタキシャル成長法による成膜過程において結晶成長
状態を分析する際に使用する分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＢＥ成長において、結晶を単原子単位
で制御しつつ成長させるためには、その結晶成長状態の
良否をモニタする必要がある。その手法としては、現
在、ＲＨＥＥＤ（反射高速電子線回折）法が実用化され
ている。
で制御しつつ成長させるためには、その結晶成長状態の
良否をモニタする必要がある。その手法としては、現
在、ＲＨＥＥＤ（反射高速電子線回折）法が実用化され
ている。
【０００３】このＲＨＥＥＤ法は、成膜中の結晶成長面
に電子線を照射し、その結晶成長面によって前方に散乱
した反射電子ビームの強度を検出し、そのビーム強度の
周期的な変化を測定する方法で、この強度変化すなわち
ＲＨＥＥＤ振動を観察することにより、エピタキシャル
成長の良否をモニタできる。
に電子線を照射し、その結晶成長面によって前方に散乱
した反射電子ビームの強度を検出し、そのビーム強度の
周期的な変化を測定する方法で、この強度変化すなわち
ＲＨＥＥＤ振動を観察することにより、エピタキシャル
成長の良否をモニタできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＲＨＥＥＤ
法では、上記したように電子線をプローブとして解析を
行うわけであるが、その電子の散乱は本質的にド・ブロ
イ波による波の干渉現象である。このため、ＲＨＥＥＤ
法によって結晶のステップ密度などの結晶成長状態を解
析する場合には、結晶表面での電子線回折の動力学的な
理解を必要とし、その解析がきわめて複雑になる。
法では、上記したように電子線をプローブとして解析を
行うわけであるが、その電子の散乱は本質的にド・ブロ
イ波による波の干渉現象である。このため、ＲＨＥＥＤ
法によって結晶のステップ密度などの結晶成長状態を解
析する場合には、結晶表面での電子線回折の動力学的な
理解を必要とし、その解析がきわめて複雑になる。
【０００５】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、結晶成長の観察を行うにあたり、結晶のステッ
プ密度などの結晶成長状態を簡単に解析することが可能
な結晶成長分析装置の提供を所期の目的とする。
もので、結晶成長の観察を行うにあたり、結晶のステッ
プ密度などの結晶成長状態を簡単に解析することが可能
な結晶成長分析装置の提供を所期の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の分析装置は、実施例に対応する図１に示す
ように、結晶成長面に所定の角度（例えば１０°以下の
浅い角度）だけ傾いた方向から高速のイオンビームを照
射するためのイオン源１と、そのビーム照射位置から散
乱するイオンのうち、前方に進行する散乱イオンビーム
の強度変化を検出する手段（例えばＭＣＰ２およびＣＣ
Ｄカメラ３等）を備え、その検出結果を結晶成長状態の
分析情報として用いるよう構成されていることによって
特徴づけられる。
め、本発明の分析装置は、実施例に対応する図１に示す
ように、結晶成長面に所定の角度（例えば１０°以下の
浅い角度）だけ傾いた方向から高速のイオンビームを照
射するためのイオン源１と、そのビーム照射位置から散
乱するイオンのうち、前方に進行する散乱イオンビーム
の強度変化を検出する手段（例えばＭＣＰ２およびＣＣ
Ｄカメラ３等）を備え、その検出結果を結晶成長状態の
分析情報として用いるよう構成されていることによって
特徴づけられる。
【０００７】
【作用】結晶成長面に斜入射したイオンビームは成長面
で散乱するわけであるが、その結晶成長面が原子層ステ
ップのない平坦な面で、イオンビームの入射方向が表面
軸チャネリング方向でないとき、図２(a) に示すよう
に、入射角θi で結晶成長面に入射したイオンは表面の
ポテンシャルによって鏡面反射し、出射角θo （＝θi
）の方向に集中して散乱する。
で散乱するわけであるが、その結晶成長面が原子層ステ
ップのない平坦な面で、イオンビームの入射方向が表面
軸チャネリング方向でないとき、図２(a) に示すよう
に、入射角θi で結晶成長面に入射したイオンは表面の
ポテンシャルによって鏡面反射し、出射角θo （＝θi
）の方向に集中して散乱する。
【０００８】一方、結晶成長面が平坦な面でない場合に
は、図２(b) に示すように、出射角θo 以外の方向に散
乱するイオンや、表面から結晶中にもぐるイオンがあ
り、このため、θo の方向へのイオンの量は減少する。
しかも、そのイオンの減少量は原子層ステップの数に相
関する。従って、散乱イオンのうち、鏡面反射の方向
（θo 方向）に散乱するイオンの量変化つまり散乱イオ
ンビームの強度変化を検出すれば、その検出結果から結
晶成長状態を知ることができる。
は、図２(b) に示すように、出射角θo 以外の方向に散
乱するイオンや、表面から結晶中にもぐるイオンがあ
り、このため、θo の方向へのイオンの量は減少する。
しかも、そのイオンの減少量は原子層ステップの数に相
関する。従って、散乱イオンのうち、鏡面反射の方向
（θo 方向）に散乱するイオンの量変化つまり散乱イオ
ンビームの強度変化を検出すれば、その検出結果から結
晶成長状態を知ることができる。
【０００９】ここで、イオンビームは質量が大きいこと
から、そのド・ブロイ波長（例えば３KeV のＨｅイオン
で0.0026Å）は、結晶の原子間隔（例えばＧａＡｓで約
３Å）に比べてきわめて小さく、従って散乱イオンの軌
道は古典力学的に扱え、そのイオン散乱状況を、例えば
コンピュータを利用したシミュレーションなどの手法で
容易に予測できる。
から、そのド・ブロイ波長（例えば３KeV のＨｅイオン
で0.0026Å）は、結晶の原子間隔（例えばＧａＡｓで約
３Å）に比べてきわめて小さく、従って散乱イオンの軌
道は古典力学的に扱え、そのイオン散乱状況を、例えば
コンピュータを利用したシミュレーションなどの手法で
容易に予測できる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明実施例の構成図であって、ＭＢ
Ｅ装置１０に本発明の分析装置を適用した例を示す。
Ｅ装置１０に本発明の分析装置を適用した例を示す。
【００１１】まず、ＭＢＥ装置１０は、成膜室である真
空チャンバ１０ａの内部に、複数の蒸発源１１，１２，
１３を所定の位置関係で配置した構造の装置で、その各
蒸発源１１・・１３からの分子線（例えばＧａ，ＡｓやＡ
ｌ等）は、ともに同一のサンプル（基板）Ｓの表面に到
達するように構成されている。
空チャンバ１０ａの内部に、複数の蒸発源１１，１２，
１３を所定の位置関係で配置した構造の装置で、その各
蒸発源１１・・１３からの分子線（例えばＧａ，ＡｓやＡ
ｌ等）は、ともに同一のサンプル（基板）Ｓの表面に到
達するように構成されている。
【００１２】さて、この実施例での分析装置は、ＭＢＥ
装置の真空チャンバ１０ａの側方に配置されるイオン源
１と、そのチャンバを挟んでイオン源１と対向する位置
に配置されるＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）２
によって基本的に構成される装置である。
装置の真空チャンバ１０ａの側方に配置されるイオン源
１と、そのチャンバを挟んでイオン源１と対向する位置
に配置されるＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート）２
によって基本的に構成される装置である。
【００１３】イオン源１は、例えばＨｅイオンを３KeV
のエネルギで出射するもので、このイオン源１から出た
イオンビームは、二つのスリット７ａ，７ｂでコリメー
トされた後、真空チャンバ１０ａの内部へと進行し、こ
のチャンバ内のサンプルＳの表面に１０°以下の浅い角
度で斜入射する。
のエネルギで出射するもので、このイオン源１から出た
イオンビームは、二つのスリット７ａ，７ｂでコリメー
トされた後、真空チャンバ１０ａの内部へと進行し、こ
のチャンバ内のサンプルＳの表面に１０°以下の浅い角
度で斜入射する。
【００１４】一方、ＭＣＰ２は、サンプルＳの表面で散
乱するイオンのうち、出射角θo ＝θi （先の図２参
照）の方向に進行する散乱イオンの検出が可能な位置に
配置されている。また、ＭＣＰ２には蛍光板（図示せ
ず）が装着されており、ＭＣＰ２に到達する散乱イオン
の量変化つまりイオンビーム強度の変化は光強度として
蛍光板上に現れ、その散乱イオン像が後方のＣＣＤカメ
ラ３で撮像される。このＣＣＤカメラ３の出力画像信号
は、イメージフリーザ４，イメージデジタイザ５を介し
てコンピュータ６内に採り込まれる。
乱するイオンのうち、出射角θo ＝θi （先の図２参
照）の方向に進行する散乱イオンの検出が可能な位置に
配置されている。また、ＭＣＰ２には蛍光板（図示せ
ず）が装着されており、ＭＣＰ２に到達する散乱イオン
の量変化つまりイオンビーム強度の変化は光強度として
蛍光板上に現れ、その散乱イオン像が後方のＣＣＤカメ
ラ３で撮像される。このＣＣＤカメラ３の出力画像信号
は、イメージフリーザ４，イメージデジタイザ５を介し
てコンピュータ６内に採り込まれる。
【００１５】コンピュータ６は、ＣＣＤカメラ３からの
信号の画像処理を行うとともに、その処理後のデータに
基づくシミュレーションにより結晶成長状態の解析を行
うよう構成されている。また、コンピュータ６は、演算
処理データに基づいて、例えば図４に示すようなグラフ
をＣＲＴ６ａの画面上に表示する。
信号の画像処理を行うとともに、その処理後のデータに
基づくシミュレーションにより結晶成長状態の解析を行
うよう構成されている。また、コンピュータ６は、演算
処理データに基づいて、例えば図４に示すようなグラフ
をＣＲＴ６ａの画面上に表示する。
【００１６】なお、図１において、スリット７ｂの後方
に位置する機能部品８はファラデーカップである。この
ファラデーカップ８は、イオン源１から出たイオンビー
ムの電荷を検出するためのもので、pAメータ（電流計）
９が接続されている。
に位置する機能部品８はファラデーカップである。この
ファラデーカップ８は、イオン源１から出たイオンビー
ムの電荷を検出するためのもので、pAメータ（電流計）
９が接続されている。
【００１７】次に、本発明実施例の作用を、以下、図３
および先の図１，図２を参照しつつ説明する。まず、Ｍ
ＢＥ装置１０では、各蒸発源１１・・１３から発生した分
子線のサンプルＳへの供給の断続を制御して、そのサン
プルＳの表面上に、例えばＧａＡｓ薄膜などをエピタキ
シャル成長させるわけが、その結晶成長前の段階では、
サンプルＳの表面は図３(a) に示すように原子レベルで
平坦性がよい。従って、そのサンプルＳの表面に斜入射
したイオンは、その多くが出射角θo （図２参照）に方
向に散乱する。
および先の図１，図２を参照しつつ説明する。まず、Ｍ
ＢＥ装置１０では、各蒸発源１１・・１３から発生した分
子線のサンプルＳへの供給の断続を制御して、そのサン
プルＳの表面上に、例えばＧａＡｓ薄膜などをエピタキ
シャル成長させるわけが、その結晶成長前の段階では、
サンプルＳの表面は図３(a) に示すように原子レベルで
平坦性がよい。従って、そのサンプルＳの表面に斜入射
したイオンは、その多くが出射角θo （図２参照）に方
向に散乱する。
【００１８】次に、エピタキシャル成長を開始すると、
その結晶成長が進むにつれて、サンプルＳの表面には原
子層ステップの存在が多くなり〔図３(b) 〕、例えば
0.5層の成長が完了した時点を考えると、図３(c) に示
すように、サンプルＳの表面上には多数の原子層ステッ
プが存在する。
その結晶成長が進むにつれて、サンプルＳの表面には原
子層ステップの存在が多くなり〔図３(b) 〕、例えば
0.5層の成長が完了した時点を考えると、図３(c) に示
すように、サンプルＳの表面上には多数の原子層ステッ
プが存在する。
【００１９】ここで、サンプルＳの表面上に原子層ステ
ップがあると、先の図２(b) で示したように、斜入射し
たイオンの一部は、出射角θo の以外の方向に散乱す
る。しかも、その他方向への散乱イオンの量は、原子層
ステップの数に相関して多くなる。従って、図３の(a)
〜(c) の過程では、出射角θo の方向に進行する散乱イ
オンビーム強度は、原子層ステップの数の増加に応じて
減少することになる。
ップがあると、先の図２(b) で示したように、斜入射し
たイオンの一部は、出射角θo の以外の方向に散乱す
る。しかも、その他方向への散乱イオンの量は、原子層
ステップの数に相関して多くなる。従って、図３の(a)
〜(c) の過程では、出射角θo の方向に進行する散乱イ
オンビーム強度は、原子層ステップの数の増加に応じて
減少することになる。
【００２０】次いで、結晶成長がさらに進行して、１層
分の結晶成長が完了する時点までの過程を考えると、サ
ンプルＳの表面に存在する原子層ステップは減少してゆ
き、そのサンプル表面が再び平坦な面となり〔図３(c)
→(d) 〕、これに伴って、出射角θo の方向の散乱イオ
ンビーム強度が増大する。
分の結晶成長が完了する時点までの過程を考えると、サ
ンプルＳの表面に存在する原子層ステップは減少してゆ
き、そのサンプル表面が再び平坦な面となり〔図３(c)
→(d) 〕、これに伴って、出射角θo の方向の散乱イオ
ンビーム強度が増大する。
【００２１】以上のように、出射角θo の方向の散乱イ
オンビームの強度は、結晶成長過程において、原子層ス
テップの数が増加過程にあるときには減少し、また逆に
ステップ数が減少のときには増大することになり、従っ
て、その散乱イオンビームの強度は結晶成長過程で振動
する。その振動の様子を図４に示す。
オンビームの強度は、結晶成長過程において、原子層ス
テップの数が増加過程にあるときには減少し、また逆に
ステップ数が減少のときには増大することになり、従っ
て、その散乱イオンビームの強度は結晶成長過程で振動
する。その振動の様子を図４に示す。
【００２２】そして、そのような強度振動を観察するこ
とによって、結晶成長過程における原子層ステップの密
度などの結晶成長状態を知ることができる。なお、以上
の実施例では、検出部にコンピュータなどを利用した画
像処理システムを組み込んだ装置構成としているが、そ
のようなシステムは必ずしも必要ではなく、検出部は単
に散乱イオンビームの強度変化の検出データだけを採取
するといった構成としてもよい。この場合、ＣＣＤカメ
ラ３に代えて、フォトマルチプライヤあるいはフォトダ
イオードなどの検出器を配置してもよい。
とによって、結晶成長過程における原子層ステップの密
度などの結晶成長状態を知ることができる。なお、以上
の実施例では、検出部にコンピュータなどを利用した画
像処理システムを組み込んだ装置構成としているが、そ
のようなシステムは必ずしも必要ではなく、検出部は単
に散乱イオンビームの強度変化の検出データだけを採取
するといった構成としてもよい。この場合、ＣＣＤカメ
ラ３に代えて、フォトマルチプライヤあるいはフォトダ
イオードなどの検出器を配置してもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の分析装置
によれば、結晶成長面にイオンビームを斜入射で照射
し、その照射位置から前方に進行する散乱イオンビーム
の強度変化を検出して、この検出結果を結晶成長状態の
分析情報として用いるように構成しているので、結晶の
ステップ密度などの結晶成長状態を解析するにあたり、
ド・ブロイ波による波の干渉の影響を無視できる結果、
その解析が容易になる。
によれば、結晶成長面にイオンビームを斜入射で照射
し、その照射位置から前方に進行する散乱イオンビーム
の強度変化を検出して、この検出結果を結晶成長状態の
分析情報として用いるように構成しているので、結晶の
ステップ密度などの結晶成長状態を解析するにあたり、
ド・ブロイ波による波の干渉の影響を無視できる結果、
その解析が容易になる。
【図１】本発明実施例の構成図
【図２】本発明の作用説明図で、斜入射イオンの散乱状
態を模式的に示す図
態を模式的に示す図
【図３】同じく作用説明図で、ＭＢＥ成長の過程を模式
的に示す図
的に示す図
【図４】散乱イオンビームの強度振動の例を示すグラフ
１ イオン源 ２ ＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート） ３ ＣＣＤカメラ ６ コンピュータ １０ ＭＢＥ装置 Ｓ サンプル
Claims (1)
- 【請求項１】 薄膜結晶成長過程において、その結晶成
長の状態を分析するのに使用される装置であって、結晶
成長面に所定の角度だけ傾いた方向から高速のイオンビ
ームを照射するためのイオン源と、そのビーム照射位置
から散乱するイオンのうち、前方に進行する散乱イオン
ビームの強度変化を検出する手段を備え、その検出結果
を結晶成長状態の分析情報として用いるよう構成されて
いることを特徴とする結晶成長分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5160541A JPH0720071A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 結晶成長分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5160541A JPH0720071A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 結晶成長分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720071A true JPH0720071A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15717218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5160541A Pending JPH0720071A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 結晶成長分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720071A (ja) |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5160541A patent/JPH0720071A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5588995A (en) | System for monitoring the growth of crystalline films on stationary substrates | |
| CN103257067B (zh) | 样本制备方法和装置 | |
| JP3287858B2 (ja) | 電子顕微鏡装置及び電子顕微方法 | |
| TWI662583B (zh) | 剖面加工方法、剖面加工裝置 | |
| JPH1164234A (ja) | 異物検出方法、および異物検出装置 | |
| US5347126A (en) | Time-of-flight direct recoil ion scattering spectrometer | |
| US6476387B1 (en) | Method and apparatus for observing or processing and analyzing using a charged beam | |
| US9260782B2 (en) | Sample preparation method | |
| US7175875B2 (en) | Method and apparatus for plasma processing | |
| JPH0720071A (ja) | 結晶成長分析装置 | |
| US5238525A (en) | Analysis of Rheed data from rotating substrates | |
| EP3518271A1 (en) | Scanning electron microscope and measurement method | |
| JPH0763708A (ja) | 結晶成長分析装置 | |
| JP2007178341A (ja) | イオン散乱分光分析装置 | |
| MXPA04008549A (es) | Metodo y aparato para obtener datos moleculares a partir de un especimen farmaceutico. | |
| Flege et al. | Origin of X-ray photon stimulated desorption of Cl+ and Cl2+ ions from Cl/Si (1 1 1)-(1× 1) | |
| JPH0627056A (ja) | 物質組成及び構造分析方法 | |
| JP2001144155A (ja) | 半導体解析装置および解析方法 | |
| Ding et al. | Development of laser assisted nanometric resolution scanning tunneling microscopy time-of-flight mass analyzer system | |
| JPH03160353A (ja) | 蛍光ｘ線分析方法及び蛍光ｘ線分析装置 | |
| JP2996210B2 (ja) | 試料吸収電流分光法 | |
| JPH11145233A (ja) | 半導体素子の評価方法 | |
| JPH10241619A (ja) | 半導体分析装置、電位分布の測定法、不純物濃度分布の測定法及びオージェ電子スペクトル解析法 | |
| JP2003282018A (ja) | ３次元イオン散乱分光法及び分光装置 | |
| JP3563102B2 (ja) | イオン散乱分光分析装置 |