191373. lajstromszámú szabadalom • Eljárás különféle anyagok SIMS vizsgálatára szkenelő primer atomsugár használatával
1 191 373 2 eredmény is ismert a-ra (Hasted: Physics of Atomic Collisions 1972 Fig. 12.5 Ar+~Ar). Fenti adatokból kiolvasható, hogy a SIMS vizsgálatoknál szokásosan használt 0,5-3 keV energia tartományban a a 10"1S cm2 nagyságrendben van Ar-ra, nevezetesen pl. 1,4 keV Ar esetén a - 2,1 - KJ15 cm2. Amennyiben egy gyors ion semleges gázon halad át, úgy az ion -+ atom ütközés P valószínűsége dx út alatt az alábbi összefüggéssel adható meg: P = dx X'1 = nadx (3) ahol n a gázatomok száma 1 cm3-ben, a befogási keresztmetszet cm2-ben, dx a befutott úthossz, X közepes szabad úthossz. Példaként számítsuk ki az ütközési valószínűséget 1,4 keV Ar ion (— = 2,1 - 1CFIS cm2) esetén, ha a dx kölcsönhatási úthossz 3,5 cm és az Ar parciális nyomása az ütközési térben 0,1 Pa (->n *= 1,1-1014cm2). Ezen adatok a valóságos viszonyoknak felelnek meg. Az adatokat a(3)-ba írva kapjuk. P = nodx — 1,1* 1014-2,1 • 10"1S,3,5 = 0,8 (4) Fenti (4) összefüggésből láthatóan fizikai megoldások alapján a (23) primer ionok mintegy 80 %-a a fenti - a valóságnak megfelelő - körülmények között (8) primer atomsugárrá alakul át, a még (11) megmaradt ionokat pedig a megfelelően kialakított (6) elektromos erőtér nem enegedi a mintára jutni (1., 2. ábra). Az eljárás egy lehetséges megvalósítására szolgáló berendezés rajza látható a 3. ábrán. (19) ionforrásban primer ionokat állítunk elő olymódon, hogy (16) gázbeeresztésen érkező gázatomokat elektronokkal ütköztetjük, amelyeket (13) izzószálból termikus emisszió útján nyerünk és pozitív feszültségű (14) anóddal gyorsítunk. (15) antikaíódból, (17) fókuszáló elektródából és (18) gyorsító elektródából álló ion optika az (19) ionforrrásban keletkezett ionokból (1) primer ion sugarat állít elő, melyet (12) gázbevezető nyíláson érkezett gázatomokkal töltött (5) ütközési térbe vezetünk, ahol a primer ion sugárból primer atomsugár alakul ki. (9) monitorblendével figyeljük a megmaradt ionokat, melyeket (24) kondenzátor lemezes (20) ionkitérítéssel eltérítünk, míg a primer atomsugár középső, homogén részét (21) kollimátorral és (22) sugárblendével választjuk ki. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás különféle - elsősorban elektromosan szigetelő - anyagok felületi tulajdonságainak vizsgálatára, melynek során vákuumtérben elhelyezett mintát (2) megfelelő (pl. 1 5 keV) energiájú primer részecskenyalábbal „bombázzuk” és a mintából (2) kilépő, a minta (2) tulajdonságaira jellemző szekunder ionokat (3) tömegspektrométeres (4) módszerrel elemezzük a fajlagos tömeg intenzitás vonatkozásában, azzal jellemezve, hogy az elektromosan vezető anyagok vizsgálatára alkalmazott szekunder ion tömegspektrométer (SIMS) - monitor blendével (9) ellátott és visszaszabályzóval (10) vezérelt - primer ion ágyújából (7) kilépett, szabályzott energiájú, intenzitású és anyagú primer ion sugarat (1) olyan ütközési téren (5) vezetjük át, amelyet gázbevezető nyíláson (12) keresztül a primer ion sugár (1) anyagával megegyező anyagú gázzal (pl. Ar) adott (pl. 10'1 -10"2 Pa) parciális nyomásra (p) töltünk fel és amely ütközési térben (5) a belépő primer ion sugár (1) ionjai és a gázbevezető nyíláson (12) beengedett gáz atomjai között szimmetrikus rezonáns töltéscserét valósítunk meg, majd az ütközési térből (5) kilépő primer atomsugarat (8) - melynek energiája, iránya és anyaga rendre megegyzik az ütközési térbe (5) belépő primer ion sugár (1) energiájával, irányával és anyagával, míg intenzitása a belépő intenzitás 70—80 %-a — a mintára (2) vezetjük, ugyanakkor az esetleg megmaradó ionokat (11) elektromos erőtérrel (6) úgy térítjük el, hogy a mintát (2) elkerülve az eltérítő lemezekre érkezzenek, majd a mintát (2) a vizsgálat során elektromosan semleges, szabályzóit energiájú, intenzitású, irányú és anyagú primer atomsugárral (8) „bombázzuk”, ezáltal kiküszöböljük az elektromosan szigetelő minta (2) elektromos feltöltődését és elvégezzük a mintából (2) kilépő szekunder ionok (3) tömegspektrométeres (4) vizsgálatát (1., 2. ábra). 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az ütközési térben (5) a primer atomsugarat (8) létrehozó gáz parciális nyomásának (p) szabályozásával változtatjuk a primer atomsugár (8) intenzitását és ugyanakkor a primer ion sugár (1) intenzitását állandó értéken tartjuk. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás -foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a vizsgálat során a primer atomsugár (8) intenzitását a primer ion sugár (1) intenzitásának változtatásával szabályozzuk és ugyankkor az ütközési térben (5) a gáz parciális nyomását (p) állandó értéken tartjuk. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a „kráter-hatás” okozta hibák kiküszöbölésére periodikusan szabályozzuk a primer ion sugár (1) belépési szögét az ütközési tér (5) szimmetria tengelyéhez képest és ezzel biztosítjuk a primer atomnyaláb (8) periodikus mozgását a minta (2) felületén. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 3 db álbra
