超低速イオンを用いたFIB誘起ダメージ層の除去による原子レベル表面・界面構造解析

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本研究では,超低速イオンビーム(100eV以下)を用いた断面透過型電子顕微鏡観察用試料作製法の確立と,半導体デバイスの原子レベルでの表面・界面構造評価への応用を目的としている.低速イオンビーム照射を行うにあたり,試料へ均一なイオンビーム箏流で照射し,イオンビームのドーズ量をおさえる必要があるため,低速イオン銃の集束レンズ条件を設定する際に,試料にイオンビームを照射することなく集束レンズ条件の設定を行えるように,低速イオンビームの軸調整用ホルダーを試作した.試作した軸調整用ホルダーを用いて,集束レンズ条件を設定した後,低速イオンビームを照射して,FIB誘起ダメージ層の除去を行った.本年度に得られた結果は以下のとおりである.GaAsへき開試料に表面垂直方向から25keV Ga^+FIBを照射し,GaAs試料表面に形成されたFIB誘起ダメージ層へ100eV Ar^+イオンを照射し,FIB誘起ダメージ層の除去を行った.その結果,FIB誘起ダメージ層が除去出来ている部分と,完全に除去されていない部分とを観察した.除去出来ている部分は,FIB照射後に見られた表面・界面荒れが平坦となっており,また厚さ〜35nmのFIB誘起ダメージ層が〜2nmに除去できていた.完全に除去出来ていない部分は,表面・界面が荒れており,また厚さ〜10nmのダメージ層を観察した.このことから,100eV Ar^+イオン照射によるFIB誘起ダメージ層の除去では,FIB照射後の表面・界面荒れおよび,FIB誘起ダメージ層全体を除去することが出来ないことがわかった.