静電加速器での ~（16）O(α,α)~（16）Oによる薄膜試料酸素の高精度絶対定量

摘要

薄膜技術は現代の半導体デバイスで必要不可欠な技術であり、近年では様々な元素を組み合わせて作製するものがほとhどであるため、元素の種類や組成の情報は重要である。しかし、薄膜はバルク体と比較して絶対量が小さくなるため、組成分析法が限られてしまう。そこで薄膜試料の組成分析法として、XPSやEDSなどの特性X線を利用するものがあるが、検出されるエネルギーが重なる元素の組み合わせが存在し、その中でも薄膜作製では重要となるOのスペクトルがCrやVのスペクトルと重なってしまう。本研究室でも硬質薄膜研究や物性研究では酸素による影響を無視することはできない。そこで、特性 X 線を利用しないラザフォード後方散乱分光法(RBS)を採用した。RBS では、Heイオンを試料に高エネルギーで弾性散乱させ、エネルギーの違いにより組成や膜厚を分析する方法である。この方法は、標準試料を必要としない絶対定量分析が可能であり、金属元素と非金属元素の比を正確に求めることが可能である。また、非破壊分析や深さ方向での組成分析が可能であることもRBS法の特徴である。しかし、通常のRBS法でもOの検出感度は高くはない。そこで、Oの検出感度が 10 倍以上向上すると言われている~(16)O(α,α)~(16)Oの核反応によるRBS法を適用した。この方法は、入射イオンの 4~Heが試料中のOとの核共鳴現象によってOの感度を向上させ、分析する方法であり、本研究では O 共鳴が発生しているO ピークからある定数(酸素共鳴倍率 ROと定義)を除算することで真のO含有量を算出する方法を採用し、この方法を適用するためにROを算出した。