ラザフォード後方散乱分析 (RBS) / 弾性反跳検出分析 (ERDA)

原理概要

RBSは、MeVの高速HHeイオンビームを固体表面に照射し、入射ビーム方向と反対側に弾性散乱(跳ね返ってくる)
Heイオンの数とエネルギーを検出することで、固体試料を構成する原子の特定と厚さ等の深さ情報を特定することができる
手法です。

ERDAは、高速のイオンビームを低角で入射させた時に、固体試料に存在する入射元素よりも軽い原子が入射ビーム方向の
前方に弾き飛ばされる現象を検出する手法です。高速の
Heビームを低角に入射させる場合、Heよりも軽い元素、つまり水素を検出することができるので、水素に特化した分析手法として特に、HFS(水素前方散乱分析)と言います。

 

原理イメージ図

  RBS                         ERDA

RBS_ERDA原理イメージ図n

 

応用例

・膜の組成分析

           -Si基板上の金属膜の膜厚

           -Si基板上の薄膜の組成分析

           -SiN, TaN, WN, WO, TaO, HfO, AlO, SiO2, TiN, TaC, InO, Low-kなど

           -シリサイド膜: TiSix, NiSix, CoSixなど

           -合金膜: AuSnなど

・DLC膜やアモルファスSi中の水素濃度

・注入元素のドーズ量分析

           -Si中のAsSbイオン注入

・結晶性評価

・注入試料の結晶性評価:注入ダメージや再結晶度合いの定量評価

                                               アモルファス層の厚さ評価

・格子置換率の調査

特徴と欠点

<特徴>

1. 標準試料不要で絶対定量できる

2. ERDAでは、水素、重水素の測定ができる

3. 膜厚がわかれば、膜密度を決定できる

4. 感度は0.01%~%オーダー

         (原子番号に依存。原子番号が大きい→感度良、原子番号が小さい→感度悪)

5. チャネリング法を応用して結晶性評価ができる

 

<制限と欠点>

1. 測定可能深さは約1~1.5μm程度まで

2. 膜と基板構成原子の組み合わせによってはスペクトルが複雑になる

3. 原子番号が大きい元素ほど質量分解能が小さい

4. Low-k膜などではビームによるダメージが生じる場合あり(水素抜けなど)

5. 平らな試料でないと測定できない

6. ビーム径が比較的大きく、微小部の分析は困難

ご依頼時の留意点

<試料基本情報>

▸試料サイズ:20mmx20mm角程度、厚さは1mm厚程度

  ※大きいもの、厚いものについては、切断やトリミングが必要になる場合があります。

▸表面状態:できるだけ平らが望ましいです。

 

<ご提供いただきたい情報>

▸膜と基板の情報(予測膜構成と基板の構成元素)

▸予測される膜厚(膜密度が目的の場合には、膜厚は必須です)

 

<試料送付方法>

▸チップケース、ウエハケース、薬包紙などを利用してお送りください。(輸送中の割れにご注意ください)

▸試料番号、IDの記載(裏面やケース上に記載ください)

 

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