| 摂南大学 理工学部 電気電子工学科 | |||||||||||||
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| ２００４年度 修士学位論文要旨 「後段減速型低速イオン銃による 高分解能オージェ深さ方向分析に関する研究」 摂南大学大学院工学研究科 電気電子工学専攻 表面物性工学研究室 倉橋 和之 |
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| 近年，半導体デバイスの高集積化が著しく進展し，現在では数10 原子層のMOS ゲート酸化膜などナノスケールの微細加工が 実際に行なわれるようになってきた．これに伴い，このような微細構造物が設計者の意図した通りに加工されているかどうかを
ナノメートルスケールの深さ分解能で評価する技術も必要となってきている． 深さ方向分析の手法としてはイオンスパッタエッチングにより物質の表面を少しづつ削り，
各段階で表面組成分析を行なう方法，即ちスパッタ深さ方向分析が広く利用されているが， 数keVのエネルギーのイオンを用いた従来の方法では2～5nm
程度の分解能しか得られておらず， 分解能を高める工夫が必要とされている． 深さ分解能を決める要因は大きく分けて(1) イオン照射による試料表面のアトミックミキシング(原子混合)，(2) 表面粗れ， (3) 信号検出深さの3つである．本研究ではこのうちアトミックミキシングの効果を低減させることを主な目的として 数100eVの低速イオンや重イオンビームの使用を試みた． 深さ方向分析の実験に先立ち，スパッタ用低速イオンビームのコントロール(収束及び位置合わせ)方法， オージェ励起用電子ビームの安定化及び電子ビームによる試料損傷効果の確認などに関して周到な準備を行なった． 深さ方向分析の実験では従来使用していたイオン種をAr+ からそれよりも質量の重いXe+ に変えて 原子レベルでの急峻な界面を有しているGaAs/AlAs 人工超格子(認証標準物質)を用いて深さ方向分析を行ない， 以前に測定されたAr+ イオンでのデータとの比較を行なった．しかし，結果はアトミックミキシングの効果が思ったよりも改善されず， 反対に試料の表面粗れの影響が大きくなったため，Ar+ イオンの測定よりも分解能は劣化してしまった． 参考のためアトミックミキシングと密接に関わっている投影飛程(固体中にイオンが進入する深さ)を SRIMモンテカルロシミュレータを使って求めたところ，試料元素よりも重いイオンを使用した場合， 逆に深部までイオンが打ち込まれる傾向があることがわかった．一般にイオンのエネルギーを下げることによって深さ分解能は上がるが， あるところで急激に分解能が悪くなるため，単に加速電圧を下げれば良いわけではなく，スパッタリングに最適な加速電圧値が存在する． これと同様に単にイオン種の質量を重くすることで深さ分解能が上がるわけではなく，試料によってイオンスパッタに最適なイオン種が 存在することが今回の実験により改めて確認された． ?また，実験で得られた深さ分解能のイオンエネルギー依存性とSRIMにより計算で求めた投影飛程のエネルギー依存性とを 比較した結果，この計算結果は低エネルギー領域においても，ある程度信頼できることが分かったためGaAs 試料に対して， SRIMにより求めた投影飛程の値からこの試料に最適と思われるイオン種を調べた結果，Ar+ もしくはKr+ であることがわかった． 今後Kr+ での深さ方向分析を行い，本研究室で行われたAr+ ，Xe+ の測定結果と比較するのがよいと思われる．  講演動画へ戻る関連論文・発表（下線は発表者）
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