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並列型高速電子線回折装置 実績あり

国内特許コード P000000096
整理番号 A051P56
掲載日 2001年11月26日
出願番号 特願平10-258971
公開番号 特開2000-090867
登録番号 特許第3057437号
出願日 平成10年9月11日(1998.9.11)
公開日 平成12年3月31日(2000.3.31)
登録日 平成12年4月21日(2000.4.21)
発明者
  • 鯉沼 秀臣
  • 川崎 雅司
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 並列型高速電子線回折装置 実績あり
発明の概要 【課題】 電子線を任意の角度で入射するとともに平行に走査して、広範囲又は複数の領域で薄膜のエピタキシャル成長を分子層単位で正確に制御し、そのモニタリングをすることのできる並列型高速電子線回折装置を提供する。
【解決手段】 電子銃12と、この電子銃から出た電子線をx-y方向に偏向する第1偏向コイル14,14と、偏向された電子線を任意の角度に調整し、特に平行にする第2偏向コイル15,15とを備え、電子線が試料16に対して任意の角度で入射して平行に走査し反射してスクリーン18に当たり、CCD19で鏡面反射強度を検出するようになっている。
従来技術、競合技術の概要



従来の高速電子線回折装置(以下、「RHEED」という)では、試料の一部に電子線を照射し、その回折像を電荷結合素子(以下、「CCD」という。)でコンピュータに入力し、回折像や強度の変化をモニターしながらエピタキシャル成長薄膜の作製を行ってきた。

図7は従来のRHEEDの使用状態を示す概略図であり、電子線と試料とを上面から見た図である。図7を参照して、従来のRHEEDは電子銃2から出た電子がx-yの2軸に電磁力を作用する偏向コイル4,4により曲げられて試料6に当たり、反射してスクリーン8に当たってCCD9で回折強度を検知するようになっており、分子線エピタキシーなどの高真空プロセスでRHEEDを用いることにより電子線の鏡面反射強度が表面の原子一層レベルでの凹凸を反映して振動するので、原子一層精度での成膜及びそのモニタリングが可能になっている。

また回折のロッキングカーブをとるためには、電子線を試料に対して入射角を変化させる必要があるが、従来のRHEEDでは図8に示すように、試料6をチルト機構で様々な角度に調節したり、さらに図9に示すように、試料6を上下移動機構により上下に移動させて電子線の入射角を調節したりすることも行われていた。なお、図8及び図9においてA及びBは電子銃2から出た電子線を示す。

しかしながら、従来のRHEEDでは、異なる位置の回折像を得るとき試料に対して平行に走査できなかったため、例えば10mm角程度の一枚の基板上に厚さや組成などの異なる複数の薄膜を並行して作製するようなコンビナトリアル合成では、各点でのRHEED像を独立に並行して収集し、解析することができなかった。さらに回折のロッキングカーブを得る場合、チルト機構で試料を様々な角度に調節させるにはユーセントリックステージが必要であり、機械的機構を作動させるため低速である。また試料を上下移動機構で上下させるには大がかりな機構が必要であり、上下の位置と電子線の偏向を同期させることが必要で、しかも動作が低速である。

産業上の利用分野



この発明は、電子線を任意の角度で平行に走査して広範囲又は複数の領域で薄膜のエピタキシャル成長を分子層単位で正確に制御し且つそのモニタリングをするための並列型高速電子線回折装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電子銃から出た電子線を偏向する第1偏向コイルと、この第1偏向コイルにより偏向した電子線を再度偏向する第2偏向コイルとを備えた電子線回折装置において、
基板及び基板の所定領域のいずれか、あるいは両方に可動マスクが覆ったりはずしたり異なるマスクパターンに順次交換することで元素の組合せが異なる薄膜やそれらの積層シーケンスが異なる薄膜を単分子層ごとにエピタキシャル成長して形成するコンビナトリアルレーザー分子線エピタキシーにあって、単分子層ごとのエピタキシャル成長している上記基板又は上記基板の所定領域に対して、上記可動マスクと連動して上記第1偏向コイル及び上記第2偏向コイルを制御して設定した角度で平行電子線を入射しスキャンすることを特徴とする、並列型高速電子線回折装置。

【請求項2】
前記第1偏向コイルと前記第2偏向コイルとを電気的に制御して前記基板の所定領域の任意の位置に任意の入射角度で電子線を入射してロッキングカーブを得るようにしたことを特徴とする、請求項に記載の並列型高速電子線回折装置。

【請求項3】
電荷結合素子で時系列に取り込んだ電子線回折像を各ピクセルごとに収集し、かつ、独立して並列的に処理して表示するようにしたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の並列型高速電子線回折装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1998258971thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンス状況 通常実施権[C02-03]
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 単一分子・原子レベルの反応制御 領域
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