JP2002181746A - 定量分析方法およびその補助試料と標準試料 - Google Patents
定量分析方法およびその補助試料と標準試料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次イオン質量分析法で高質量分解能測定を
行う際に、検出する二次イオンの質量設定を容易化し、
不純物濃度測定の測定精度を向上させる。 【解決手段】 妨害イオンを多量に含む第一の領域に対
して一次イオンビームを入射させ質量スペクトルの測定
を行う（Ｓ６１）。次に、測定対象元素に対する質量設
定を実施する（Ｓ６２）。次に、設定された質量をもつ
二次イオンの強度を第二の領域に対して高質量分解能で
測定する（Ｓ６３）。次に、第二の領域に対する主成分
元素の二次イオン強度を測定する（Ｓ６４）。以上よ
り、測定対象元素の主成分元素に対する相対感度係数を
求める（Ｓ６５）。その後、最終的な濃度定量対象とす
る試料に対して先に設定した質量をもつ二次イオン及び
主成分元素の二次イオン強度を高質量分解能で測定する
（Ｓ６６，Ｓ６７）。以上より、先の相対感度係数を用
いて定量対象試料に対する濃度定量を行う（Ｓ６８）。
行う際に、検出する二次イオンの質量設定を容易化し、
不純物濃度測定の測定精度を向上させる。 【解決手段】 妨害イオンを多量に含む第一の領域に対
して一次イオンビームを入射させ質量スペクトルの測定
を行う（Ｓ６１）。次に、測定対象元素に対する質量設
定を実施する（Ｓ６２）。次に、設定された質量をもつ
二次イオンの強度を第二の領域に対して高質量分解能で
測定する（Ｓ６３）。次に、第二の領域に対する主成分
元素の二次イオン強度を測定する（Ｓ６４）。以上よ
り、測定対象元素の主成分元素に対する相対感度係数を
求める（Ｓ６５）。その後、最終的な濃度定量対象とす
る試料に対して先に設定した質量をもつ二次イオン及び
主成分元素の二次イオン強度を高質量分解能で測定する
（Ｓ６６，Ｓ６７）。以上より、先の相対感度係数を用
いて定量対象試料に対する濃度定量を行う（Ｓ６８）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次イオン質量分
析法（Secondary Ion Mass Spectrometry, ＳＩＭＳ、
以降ではＳＩＭＳと記す）により不純物濃度を定量的に
分析する方法に関する。
析法（Secondary Ion Mass Spectrometry, ＳＩＭＳ、
以降ではＳＩＭＳと記す）により不純物濃度を定量的に
分析する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＩＭＳは、固体表面あるいは固体中の
微量元素分析法として、半導体や金属中における不純物
濃度の深さ方向分析において広く利用されている。その
最大の特徴は、検出感度が高い点にある。
微量元素分析法として、半導体や金属中における不純物
濃度の深さ方向分析において広く利用されている。その
最大の特徴は、検出感度が高い点にある。
【０００３】ＳＩＭＳにおいて検出感度の高い分析をす
るためには、二次イオンの強度を大きくするか、もしく
はバックグラウンドを小さくすればよい。しかしなが
ら、測定対象元素以外の元素の分子イオンや多価イオン
の存在により、このバックグラウンドが高くなってしま
う場合がある。これは、測定時に発生する分子イオンや
多価イオンの質量が、測定対象元素の質量とほぼ同じに
なることによるものであり、一般にこれらは妨害イオン
と呼ばれている。
るためには、二次イオンの強度を大きくするか、もしく
はバックグラウンドを小さくすればよい。しかしなが
ら、測定対象元素以外の元素の分子イオンや多価イオン
の存在により、このバックグラウンドが高くなってしま
う場合がある。これは、測定時に発生する分子イオンや
多価イオンの質量が、測定対象元素の質量とほぼ同じに
なることによるものであり、一般にこれらは妨害イオン
と呼ばれている。
【０００４】最もよく知られている例として、Ｓｉ基板
中におけるＰ（リン）濃度の深さ方向分布の測定をあげ
ることができる。すなわち、質量ｍ＝３１のＰイオンに
対し、Ｓｉ基板中に含まれる質量ｍ＝３０のＳｉと、Ｓ
ｉ基板表面に存在するＨが結合した30Ｓｉ1Ｈ分子イオ
ンが妨害イオンとなる。
中におけるＰ（リン）濃度の深さ方向分布の測定をあげ
ることができる。すなわち、質量ｍ＝３１のＰイオンに
対し、Ｓｉ基板中に含まれる質量ｍ＝３０のＳｉと、Ｓ
ｉ基板表面に存在するＨが結合した30Ｓｉ1Ｈ分子イオ
ンが妨害イオンとなる。
【０００５】これらの妨害イオンの影響を除去するため
には、通常、高質量分解能測定が行われる。すなわち、
二重収束型ＳＩＭＳにおいては、ｍ／Δｍ＝１００００
程度の質量分解能が得られ、測定対象元素と妨害イオン
の質量の差Δｍが、測定対象元素の質量ｍの１／１００
００よりも大きい場合には、妨害イオンの影響を低減し
た測定を行うことが可能である。
には、通常、高質量分解能測定が行われる。すなわち、
二重収束型ＳＩＭＳにおいては、ｍ／Δｍ＝１００００
程度の質量分解能が得られ、測定対象元素と妨害イオン
の質量の差Δｍが、測定対象元素の質量ｍの１／１００
００よりも大きい場合には、妨害イオンの影響を低減し
た測定を行うことが可能である。
【０００６】Ｓｉ構造中におけるＰ濃度を分析する場合
（ｍ／Δｍ＝４０００）には、以下の手順が実行され
る。
（ｍ／Δｍ＝４０００）には、以下の手順が実行され
る。
【０００７】まず、高質量分解能測定を行うためのイオ
ン光学系の調整を行った後、測定対象試料に対して質量
ｍ＝３１近傍の質量スペクトルを測定する。そして、観
測された質量スペクトルの形状から、31Ｐと30Ｓｉ1Ｈ
のピーク位置を判断し、検出する二次イオンの質量を31
Ｐに設定した後、測定が開始される。
ン光学系の調整を行った後、測定対象試料に対して質量
ｍ＝３１近傍の質量スペクトルを測定する。そして、観
測された質量スペクトルの形状から、31Ｐと30Ｓｉ1Ｈ
のピーク位置を判断し、検出する二次イオンの質量を31
Ｐに設定した後、測定が開始される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳＩＭＳに
おいて測定中に観測される30Ｓｉ1Ｈイオンは、主に、
試料表面に吸着した水分や、測定装置の残留ガス成分か
ら発生する1Ｈと試料中の30Ｓｉが結合することにより
形成される。試料表面への吸着物から発生するＨは、質
量スペクトルの測定中に時間と共に急激に減少する。ま
た、残留ガス成分から発生するＨの場合には、測定装置
の真空度などの装置状態や、入射イオンビームの電流密
度によって、31Ｐイオンと30Ｓｉ1Ｈイオンの信号強度
の大小関係は変化する。
おいて測定中に観測される30Ｓｉ1Ｈイオンは、主に、
試料表面に吸着した水分や、測定装置の残留ガス成分か
ら発生する1Ｈと試料中の30Ｓｉが結合することにより
形成される。試料表面への吸着物から発生するＨは、質
量スペクトルの測定中に時間と共に急激に減少する。ま
た、残留ガス成分から発生するＨの場合には、測定装置
の真空度などの装置状態や、入射イオンビームの電流密
度によって、31Ｐイオンと30Ｓｉ1Ｈイオンの信号強度
の大小関係は変化する。
【０００９】すなわち、実際に観測される質量スペクト
ルの形状は、これらの諸条件の影響を強く受け、図８中
のスペクトル１〜３に示すように測定毎に異なったもの
となり、このため、正しい値に質量設定が行われている
かどうかの判断は、測定者の経験にたよるところが大き
く、結果的に再現性の良い不純物濃度測定は困難である
という問題点があった。
ルの形状は、これらの諸条件の影響を強く受け、図８中
のスペクトル１〜３に示すように測定毎に異なったもの
となり、このため、正しい値に質量設定が行われている
かどうかの判断は、測定者の経験にたよるところが大き
く、結果的に再現性の良い不純物濃度測定は困難である
という問題点があった。
【００１０】図９は従来から行われている手順により、
検出する二次イオンの質量を、31Ｐのピーク位置と思わ
れる質量に設定し、Ｓｉ基板中におけるＰのイオン注入
プロファイルを測定した結果を示している。本来の注入
プロファイルＰ１に対して、設定された質量が30Ｓｉ1
Ｈ側にずれている場合には、プロファイルＰ２およびＰ
３のように検出下限濃度が大きく悪化してしまう。
検出する二次イオンの質量を、31Ｐのピーク位置と思わ
れる質量に設定し、Ｓｉ基板中におけるＰのイオン注入
プロファイルを測定した結果を示している。本来の注入
プロファイルＰ１に対して、設定された質量が30Ｓｉ1
Ｈ側にずれている場合には、プロファイルＰ２およびＰ
３のように検出下限濃度が大きく悪化してしまう。
【００１１】本発明は、このような点を解決すべくなさ
れたもので、妨害イオンを構成する元素を多量に含む補
助試料を用いることにより、測定対象元素の質量設定を
正確に行い、結果的に高質量分解能測定における測定精
度を向上させることを目的としている。
れたもので、妨害イオンを構成する元素を多量に含む補
助試料を用いることにより、測定対象元素の質量設定を
正確に行い、結果的に高質量分解能測定における測定精
度を向上させることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の定量分析方法は、測定対象元素の質量と
ほぼ等しい質量を有する妨害イオンを測定対象元素に比
べて多量に含む補助試料の質量スペクトルを測定し、妨
害イオンの質量ピーク位置を求める工程と、物性定数と
して定められた測定対象元素と妨害イオンとの質量差と
妨害イオンの質量ピーク位置とから、測定対象元素の質
量ピーク位置を求める工程と、測定対象元素の質量ピー
ク位置が示す質量を、検出する２次イオンの質量に設定
して、二次イオン質量分析法により測定対象元素の高質
量分解能測定を行う。
めに、本発明の定量分析方法は、測定対象元素の質量と
ほぼ等しい質量を有する妨害イオンを測定対象元素に比
べて多量に含む補助試料の質量スペクトルを測定し、妨
害イオンの質量ピーク位置を求める工程と、物性定数と
して定められた測定対象元素と妨害イオンとの質量差と
妨害イオンの質量ピーク位置とから、測定対象元素の質
量ピーク位置を求める工程と、測定対象元素の質量ピー
ク位置が示す質量を、検出する２次イオンの質量に設定
して、二次イオン質量分析法により測定対象元素の高質
量分解能測定を行う。
【００１３】本発明の定量分析方法によると、測定対象
元素に対する妨害イオンを構成する元素が多量に導入さ
れている補助試料に対して質量スペクトルの測定を行う
ことにより、妨害イオンのピーク位置を容易かつ正確に
決定することができる。妨害イオンと測定対象元素の質
量差は、あらかじめ物性定数として正確に知られている
ので、前記の妨害イオンのピーク位置に基づいて、測定
対象元素の質量設定を正確に実行することができる。
元素に対する妨害イオンを構成する元素が多量に導入さ
れている補助試料に対して質量スペクトルの測定を行う
ことにより、妨害イオンのピーク位置を容易かつ正確に
決定することができる。妨害イオンと測定対象元素の質
量差は、あらかじめ物性定数として正確に知られている
ので、前記の妨害イオンのピーク位置に基づいて、測定
対象元素の質量設定を正確に実行することができる。
【００１４】また、本発明の補助試料は、基板上に、測
定対象元素の質量とほぼ等しい質量を有する妨害イオン
を測定対象元素に比べて多量に含む薄膜がＣＶＤ法によ
って形成されている。
定対象元素の質量とほぼ等しい質量を有する妨害イオン
を測定対象元素に比べて多量に含む薄膜がＣＶＤ法によ
って形成されている。
【００１５】本発明の補助試料によると、上記の質量ス
ペクトルの測定を行うための薄膜が、ＣＶＤ法により試
料基板上に形成されており、反応ガスやキャリアガスに
含まれるＨ，Ｃ，Ｏ，Ｃｌなどの元素をこの補助試料中
に多量に導入することができる。
ペクトルの測定を行うための薄膜が、ＣＶＤ法により試
料基板上に形成されており、反応ガスやキャリアガスに
含まれるＨ，Ｃ，Ｏ，Ｃｌなどの元素をこの補助試料中
に多量に導入することができる。
【００１６】また、本発明の標準試料は、測定対象元素
の質量とほぼ等しい質量を有する妨害イオンを測定対象
元素に比べて多量に含む第一の領域と、ドーズ量既知の
測定対象元素のみを含む第二の領域とが、同一基板上に
平面的に分離されて形成されている。
の質量とほぼ等しい質量を有する妨害イオンを測定対象
元素に比べて多量に含む第一の領域と、ドーズ量既知の
測定対象元素のみを含む第二の領域とが、同一基板上に
平面的に分離されて形成されている。
【００１７】本発明の標準試料によると、測定対象元素
に対する妨害イオンを構成する元素を多量に含む第一の
領域に対する質量スペクトルの観測を行い、上記の定量
分析方法で測定対象元素の質量設定を行った後、同一基
板上に平面的に分離されて形成されたドーズ量既知の測
定対象元素のみを含む第二の領域に対して、測定対象元
素と主成分元素の二次イオン強度を測定することによ
り、測定対象元素の主成分元素に対する相対感度係数を
求めることができる。
に対する妨害イオンを構成する元素を多量に含む第一の
領域に対する質量スペクトルの観測を行い、上記の定量
分析方法で測定対象元素の質量設定を行った後、同一基
板上に平面的に分離されて形成されたドーズ量既知の測
定対象元素のみを含む第二の領域に対して、測定対象元
素と主成分元素の二次イオン強度を測定することによ
り、測定対象元素の主成分元素に対する相対感度係数を
求めることができる。
【００１８】また、本発明の他の標準試料は、測定対象
元素の質量とほぼ等しい質量を有する妨害イオンを測定
対象元素に比べて多量に含む第一の領域と、ドーズ量既
知の測定対象元素のみを含む第二の領域とが、同一基板
上に積層して形成されている。
元素の質量とほぼ等しい質量を有する妨害イオンを測定
対象元素に比べて多量に含む第一の領域と、ドーズ量既
知の測定対象元素のみを含む第二の領域とが、同一基板
上に積層して形成されている。
【００１９】本発明の他の標準試料によると、測定対象
元素に対する妨害イオンを構成する元素を多量に含む第
一の領域と、ドーズ量既知の測定対象元素のみを含む第
二の領域とが、同一基板上に深さ方向に積層されてお
り、測定対象元素の質量設定と、相対感度係数算出のた
めの測定を、各領域に対するイオンビーム照射位置の調
整を行うことなく、連続的に実施することができる。
元素に対する妨害イオンを構成する元素を多量に含む第
一の領域と、ドーズ量既知の測定対象元素のみを含む第
二の領域とが、同一基板上に深さ方向に積層されてお
り、測定対象元素の質量設定と、相対感度係数算出のた
めの測定を、各領域に対するイオンビーム照射位置の調
整を行うことなく、連続的に実施することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照しながら以下に説明する。
面を参照しながら以下に説明する。
【００２１】（第１の実施形態）本発明の定量分析方法
について、Ｓｉ基板中のＰを分析する方法を一例として
図１および図２を参照しながら説明する。
について、Ｓｉ基板中のＰを分析する方法を一例として
図１および図２を参照しながら説明する。
【００２２】図１は、本発明に用いられる補助試料を示
したもので、Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板１００中にＨが
イオン注入等の方法により導入されたものであり、高濃
度のＨイオン注入層１０１が基板表面に形成されてい
る。
したもので、Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板１００中にＨが
イオン注入等の方法により導入されたものであり、高濃
度のＨイオン注入層１０１が基板表面に形成されてい
る。
【００２３】まず、高質量分解能測定を行うためのイオ
ン光学系の調整を行った後、補助試料に対して質量ｍ＝
３１近傍の質量スペクトルを測定すると、図２に示すよ
うなスペクトルが得られる。この試料中のＰ濃度は上述
のように十分低いため、31Ｐに対して妨害イオンとなる
30Ｓｉ1Ｈ のみのピークが観測される（なお、29Ｓｉ 1
Ｈ2および28Ｓｉ1Ｈ3のピークも観測される場合がある
が、これらの信号強度は通常30Ｓｉ1Ｈよりも十分低い
ので無視できる）。31Ｐの質量と30Ｓｉ1Ｈの質量との
差は０．００７８（ａｍｕ）であるから、30Ｓｉ1Ｈの
ピークから０．００７８（ａｍｕ）だけ低い位置に31Ｐ
のピーク位置が存在することになる。そこで、検出する
二次イオンの質量をこの値に設定することにより、測定
対象元素であるＰの質量を容易、かつ正確に設定するこ
とができる。
ン光学系の調整を行った後、補助試料に対して質量ｍ＝
３１近傍の質量スペクトルを測定すると、図２に示すよ
うなスペクトルが得られる。この試料中のＰ濃度は上述
のように十分低いため、31Ｐに対して妨害イオンとなる
30Ｓｉ1Ｈ のみのピークが観測される（なお、29Ｓｉ 1
Ｈ2および28Ｓｉ1Ｈ3のピークも観測される場合がある
が、これらの信号強度は通常30Ｓｉ1Ｈよりも十分低い
ので無視できる）。31Ｐの質量と30Ｓｉ1Ｈの質量との
差は０．００７８（ａｍｕ）であるから、30Ｓｉ1Ｈの
ピークから０．００７８（ａｍｕ）だけ低い位置に31Ｐ
のピーク位置が存在することになる。そこで、検出する
二次イオンの質量をこの値に設定することにより、測定
対象元素であるＰの質量を容易、かつ正確に設定するこ
とができる。
【００２４】このようにして測定対象元素であるＰの質
量ピーク位置が示す質量を検出する２次イオンの質量に
設定し、二次イオン質量分析法により測定対象元素の高
質量分解能測定を行う。
量ピーク位置が示す質量を検出する２次イオンの質量に
設定し、二次イオン質量分析法により測定対象元素の高
質量分解能測定を行う。
【００２５】なお、本実施形態ではＰの測定例を示した
が、本発明によれば妨害イオンの発生が伴うすべての場
合について同等の効果が得られる。
が、本発明によれば妨害イオンの発生が伴うすべての場
合について同等の効果が得られる。
【００２６】（第２の実施形態）本発明の定量分析方法
において用いられる補助試料について、図３および図４
を参照しながら説明する。
において用いられる補助試料について、図３および図４
を参照しながら説明する。
【００２７】図３は、本実施形態の補助試料を示したも
ので、Ｓｉ基板３００上に、ポリシリコン薄膜３０１が
所定の膜厚、たとえば１００ｎｍ以上の膜厚で、ＣＶＤ
法により形成される。この際、ポリシリコン薄膜３０１
の膜厚は質量スペクトルの測定を行うのに十分な厚さと
する。ＣＶＤ法によりポリシリコン薄膜３０１を形成す
る際には、原料ガスとしてモノシランあるいはジクロル
シラン等のＨを含むガスが使用されている。このため、
形成された膜中にはＨが多量かつ深さ方向に一様に含ま
れる。
ので、Ｓｉ基板３００上に、ポリシリコン薄膜３０１が
所定の膜厚、たとえば１００ｎｍ以上の膜厚で、ＣＶＤ
法により形成される。この際、ポリシリコン薄膜３０１
の膜厚は質量スペクトルの測定を行うのに十分な厚さと
する。ＣＶＤ法によりポリシリコン薄膜３０１を形成す
る際には、原料ガスとしてモノシランあるいはジクロル
シラン等のＨを含むガスが使用されている。このため、
形成された膜中にはＨが多量かつ深さ方向に一様に含ま
れる。
【００２８】図４は、一般的に標準試料として使用され
るＳｉ基板、および本発明の補助試料、すなわちＳｉ基
板３００上にＣＶＤ法によりポリシリコン薄膜３０１を
形成した試料に対して、質量スペクトルの測定を実施し
た際に観測される、30Ｓｉ1Ｈの二次イオン強度の時間
変化を示したものである。Ｓｉ基板の場合には、曲線４
０１に示すように、30Ｓｉ1Ｈの二次イオンは時間と共
に急激にその強度が減少するのに対し、ポリシリコン薄
膜３０１を形成した試料の場合には、膜中にわたって一
定の二次イオン強度が得られる（曲線４０２）。したが
って、この間で質量スペクトルの測定と、たとえばＰな
どの測定対象元素に対する質量設定を安定して実行する
ことができる。
るＳｉ基板、および本発明の補助試料、すなわちＳｉ基
板３００上にＣＶＤ法によりポリシリコン薄膜３０１を
形成した試料に対して、質量スペクトルの測定を実施し
た際に観測される、30Ｓｉ1Ｈの二次イオン強度の時間
変化を示したものである。Ｓｉ基板の場合には、曲線４
０１に示すように、30Ｓｉ1Ｈの二次イオンは時間と共
に急激にその強度が減少するのに対し、ポリシリコン薄
膜３０１を形成した試料の場合には、膜中にわたって一
定の二次イオン強度が得られる（曲線４０２）。したが
って、この間で質量スペクトルの測定と、たとえばＰな
どの測定対象元素に対する質量設定を安定して実行する
ことができる。
【００２９】（第３の実施形態）本発明の標準試料につ
いて、図５および図６を用いて説明する。
いて、図５および図６を用いて説明する。
【００３０】図５は、本発明の第３の実施形態を示す標
準試料の工程断面図、図６はこの標準試料を用いて未知
試料中の不純物濃度の定量を行う場合の工程フローチャ
ートである。
準試料の工程断面図、図６はこの標準試料を用いて未知
試料中の不純物濃度の定量を行う場合の工程フローチャ
ートである。
【００３１】一般にＳＩＭＳにより測定対象元素の濃度
定量を行う場合には、あらかじめその含有量が知られて
いる標準試料を用いて、目的とする不純物元素の主成分
元素に対する相対感度係数を決定し、これを用いて、未
知試料における二次イオン強度から、未知試料中の不純
物濃度の定量が行われる。
定量を行う場合には、あらかじめその含有量が知られて
いる標準試料を用いて、目的とする不純物元素の主成分
元素に対する相対感度係数を決定し、これを用いて、未
知試料における二次イオン強度から、未知試料中の不純
物濃度の定量が行われる。
【００３２】したがって、本発明の定量分析方法に基づ
き濃度定量を行うためには、補助試料を用いて測定対象
元素の質量設定を行った後、さらに含有量が既知の標準
試料に対する高質量分解能測定が必要である。すなわ
ち、参照用試料として、質量設定のための補助試料、お
よび相対感度係数算出のための標準試料、の二種類が必
要となる。
き濃度定量を行うためには、補助試料を用いて測定対象
元素の質量設定を行った後、さらに含有量が既知の標準
試料に対する高質量分解能測定が必要である。すなわ
ち、参照用試料として、質量設定のための補助試料、お
よび相対感度係数算出のための標準試料、の二種類が必
要となる。
【００３３】ＳＩＭＳ装置においては、測定装置内に導
入できる試料数が限られているため（通常は１０個前
後）、未知試料以外の参照試料は可能な限りその個数が
少ないほうが望ましい。
入できる試料数が限られているため（通常は１０個前
後）、未知試料以外の参照試料は可能な限りその個数が
少ないほうが望ましい。
【００３４】そこで、図５に示すように、妨害イオンを
構成する元素を多量に含む第一の領域５０１と、相対感
度係数の算出に用いる第二の領域５０２とを、同一のＳ
ｉ基板５００上に形成する。同図中で、第一の領域に
は、妨害イオンを構成する元素が、そして第二の領域に
は、測定対象元素のみが所定の濃度でイオン注入されて
いる。なお、同一基板上にこの２種類の異なる領域を形
成するためには、公知のフォトリソグラフィー技術を用
いればよい。
構成する元素を多量に含む第一の領域５０１と、相対感
度係数の算出に用いる第二の領域５０２とを、同一のＳ
ｉ基板５００上に形成する。同図中で、第一の領域に
は、妨害イオンを構成する元素が、そして第二の領域に
は、測定対象元素のみが所定の濃度でイオン注入されて
いる。なお、同一基板上にこの２種類の異なる領域を形
成するためには、公知のフォトリソグラフィー技術を用
いればよい。
【００３５】この標準試料を用いることにより、図６に
示す手順にしたがって、未知試料に対する濃度定量を行
う。すなわち、ステップ６１において、妨害イオンを多
量に含む第一の領域に対して一次イオンビームを入射さ
せ、質量スペクトルの測定を行う。次に、ステップ６２
において、本発明の定量分析方法に記載した測定対象元
素に対する質量設定を実施する。次に、設定された質量
をもつ二次イオンの強度を、第二の領域に対して高質量
分解能で測定する（ステップ６３）。さらに、ステップ
６４において、この第二の領域に対する主成分元素の二
次イオン強度を測定する。以上により、測定対象元素の
主成分元素に対する相対感度係数を求める（ステップ６
５）。
示す手順にしたがって、未知試料に対する濃度定量を行
う。すなわち、ステップ６１において、妨害イオンを多
量に含む第一の領域に対して一次イオンビームを入射さ
せ、質量スペクトルの測定を行う。次に、ステップ６２
において、本発明の定量分析方法に記載した測定対象元
素に対する質量設定を実施する。次に、設定された質量
をもつ二次イオンの強度を、第二の領域に対して高質量
分解能で測定する（ステップ６３）。さらに、ステップ
６４において、この第二の領域に対する主成分元素の二
次イオン強度を測定する。以上により、測定対象元素の
主成分元素に対する相対感度係数を求める（ステップ６
５）。
【００３６】その後、ステップ６６および６７におい
て、最終的な濃度定量対象とする試料に対して、先に設
定した質量をもつ二次イオンおよび主成分元素の二次イ
オン強度を高質量分解能で測定する。以上により、先に
ステップ６５において求められた相対感度係数を用い
て、定量対象試料に対する濃度定量を行う（ステップ６
８）。
て、最終的な濃度定量対象とする試料に対して、先に設
定した質量をもつ二次イオンおよび主成分元素の二次イ
オン強度を高質量分解能で測定する。以上により、先に
ステップ６５において求められた相対感度係数を用い
て、定量対象試料に対する濃度定量を行う（ステップ６
８）。
【００３７】（第４の実施形態）本発明の標準試料につ
いて、図７を用いて説明する。
いて、図７を用いて説明する。
【００３８】図７は、本発明の第４の実施形態を示す標
準試料の工程断面図である。まず、Ｓｉ基板７００中
に、ドーズ量既知の測定対象元素のみを含む第二の領域
７０１を、イオン注入法により形成する。次に、この基
板上に、ＣＶＤ法等により、Ｓｉ基板と同一材料である
ポリシリコン薄膜７０２を、所定の膜厚、たとえば１０
０ｎｍ以上の膜厚で形成する。この膜厚は、質量スペク
トルの測定を行うのに十分な厚さとする。この領域に
は、第２の実施形態で述べたように、測定対象元素に対
する同位体を構成する元素が多量に導入されていること
になる。
準試料の工程断面図である。まず、Ｓｉ基板７００中
に、ドーズ量既知の測定対象元素のみを含む第二の領域
７０１を、イオン注入法により形成する。次に、この基
板上に、ＣＶＤ法等により、Ｓｉ基板と同一材料である
ポリシリコン薄膜７０２を、所定の膜厚、たとえば１０
０ｎｍ以上の膜厚で形成する。この膜厚は、質量スペク
トルの測定を行うのに十分な厚さとする。この領域に
は、第２の実施形態で述べたように、測定対象元素に対
する同位体を構成する元素が多量に導入されていること
になる。
【００３９】この標準試料に対して、質量スペクトルの
測定と測定対象元素の質量設定を実施した後、高質量分
解能で測定対象元素、および二次イオン強度の測定を行
うことにより、測定対象元素の主成分元素に対する相対
感度係数を求めることができる。
測定と測定対象元素の質量設定を実施した後、高質量分
解能で測定対象元素、および二次イオン強度の測定を行
うことにより、測定対象元素の主成分元素に対する相対
感度係数を求めることができる。
【００４０】なお、本実施形態の場合は第３の実施形態
の場合と異なり、第一の領域と第二の領域に対するイオ
ンビーム照射位置の調整を行うことなく、質量設定と相
対感度係数算出のための測定を実施することができる。
の場合と異なり、第一の領域と第二の領域に対するイオ
ンビーム照射位置の調整を行うことなく、質量設定と相
対感度係数算出のための測定を実施することができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明の二次イオン質量分析法による
と、測定対象元素に対する妨害イオンを構成する元素が
多量に導入されている補助試料に対して質量スペクトル
の測定を行うことにより、妨害イオンのピーク位置を容
易かつ正確に決定することができる。また、妨害イオン
と測定対象元素の質量差は、あらかじめ物性定数として
正確に知られているので、妨害イオンのピーク位置に基
づいて、測定対象元素の質量設定を正確に実行すること
ができる。このため、これに基づいて測定対象元素の質
量設定を行うことによって、結果的に高質量分解能測定
における測定精度を向上させることができる。
と、測定対象元素に対する妨害イオンを構成する元素が
多量に導入されている補助試料に対して質量スペクトル
の測定を行うことにより、妨害イオンのピーク位置を容
易かつ正確に決定することができる。また、妨害イオン
と測定対象元素の質量差は、あらかじめ物性定数として
正確に知られているので、妨害イオンのピーク位置に基
づいて、測定対象元素の質量設定を正確に実行すること
ができる。このため、これに基づいて測定対象元素の質
量設定を行うことによって、結果的に高質量分解能測定
における測定精度を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態における補助試料を示
す工程断面図
す工程断面図
【図２】本発明の第１の実施形態における補助試料の質
量スペクトルの一例を示す図
量スペクトルの一例を示す図
【図３】本発明の第２の実施形態における補助試料を示
す工程断面図
す工程断面図
【図４】本発明の第２の実施形態におけるＳｉ基板およ
びポリシリコン薄膜における30Ｓｉ1Ｈの 二次イオン強
度の時間変化を示す図
びポリシリコン薄膜における30Ｓｉ1Ｈの 二次イオン強
度の時間変化を示す図
【図５】本発明の第３の実施形態における標準試料を示
す工程断面図
す工程断面図
【図６】本発明の第３の実施形態における標準試料を用
いて濃度定量を行う際の工程フローチャートを示す図
いて濃度定量を行う際の工程フローチャートを示す図
【図７】本発明の第４の実施形態における標準試料を示
す工程断面図
す工程断面図
【図８】従来例におけるＳｉ基板中にＰが含まれている
試料の質量スペクトルの一例を示す図
試料の質量スペクトルの一例を示す図
【図９】従来の測定手順によりＳｉ基板中におけるＰの
イオン注入プロファイルを測定した図
イオン注入プロファイルを測定した図
１００ 含有Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板 １０１ Ｈイオン注入層 ３００ 含有Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板 ３０１ 妨害イオン構成元素を多量に含むポリシリコン
薄膜 ４０１ Ｓｉ基板における30Ｓｉ1Ｈの二次イオン強度
の時間変化 ４０２ ポリシリコン薄膜における30Ｓｉ1Ｈの二次イ
オン強度の時間変化 ５００ 含有Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板 ５０１ 妨害イオン構成元素がイオン注入された領域 ５０２ 測定対象元素がイオン注入された領域 ７００ 含有Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板 ７０１ 測定対象元素がイオン注入された層 ７０２ 妨害イオン構成元素を多量に含むポリシリコン
薄膜
薄膜 ４０１ Ｓｉ基板における30Ｓｉ1Ｈの二次イオン強度
の時間変化 ４０２ ポリシリコン薄膜における30Ｓｉ1Ｈの二次イ
オン強度の時間変化 ５００ 含有Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板 ５０１ 妨害イオン構成元素がイオン注入された領域 ５０２ 測定対象元素がイオン注入された領域 ７００ 含有Ｐ濃度が十分低いＳｉ基板 ７０１ 測定対象元素がイオン注入された層 ７０２ 妨害イオン構成元素を多量に含むポリシリコン
薄膜
Claims (4)
- 【請求項１】 測定対象元素の質量とほぼ等しい質量を
有する妨害イオンを前記測定対象元素に比べて多量に含
む補助試料の質量スペクトルを測定し、前記妨害イオン
の質量ピーク位置を求める工程と、物性定数として定め
られた前記測定対象元素と前記妨害イオンとの質量差と
前記妨害イオンの質量ピーク位置とから、前記測定対象
元素の質量ピーク位置を求める工程と、前記測定対象元
素の質量ピーク位置が示す質量を、検出する２次イオン
の質量に設定して、二次イオン質量分析法により前記測
定対象元素の高質量分解能測定を行うことを特徴とする
定量分析方法。 - 【請求項２】 補助試料は基板上にＣＶＤ法によって形
成された薄膜であることを特徴とする請求項１記載の定
量分析方法。 - 【請求項３】 測定対象元素の質量とほぼ等しい質量を
有する妨害イオンを前記測定対象元素に比べて多量に含
む第一の領域と、ドーズ量既知の測定対象元素のみを含
む第二の領域とが、同一基板上に平面的に分離されて形
成されていることを特徴とする標準試料。 - 【請求項４】 測定対象元素の質量とほぼ等しい質量を
有する妨害イオンを前記測定対象元素に比べて多量に含
む第一の領域と、ドーズ量既知の測定対象元素のみを含
む第二の領域とが、同一基板上に積層して形成されてい
ることを特徴とする標準試料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000383369A JP2002181746A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 定量分析方法およびその補助試料と標準試料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000383369A JP2002181746A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 定量分析方法およびその補助試料と標準試料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002181746A true JP2002181746A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18851037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000383369A Pending JP2002181746A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | 定量分析方法およびその補助試料と標準試料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002181746A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011007625A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 標準試料、標準試料の製造方法、及び二次イオン質量分析方法 |
| CN105092324A (zh) * | 2014-05-07 | 2015-11-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量方法和测量样品制备方法 |
| CN112432993A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-02 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种重掺硅片氧碳含量的测试方法 |
| CN112630292A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-09 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种氧化膜硅基产品磷含量的测试方法 |
-
2000
- 2000-12-18 JP JP2000383369A patent/JP2002181746A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011007625A (ja) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 標準試料、標準試料の製造方法、及び二次イオン質量分析方法 |
| CN105092324A (zh) * | 2014-05-07 | 2015-11-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量方法和测量样品制备方法 |
| CN105092324B (zh) * | 2014-05-07 | 2018-03-20 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种FinFET鳍片掺杂浓度分布的测量方法和测量样品制备方法 |
| CN112432993A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-03-02 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种重掺硅片氧碳含量的测试方法 |
| CN112630292A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-09 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种氧化膜硅基产品磷含量的测试方法 |
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