JP2006090969A - Secondary ion mass spectrometry - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary ion mass spectrometry capable of measuring highly accurately Al or Cu in a specimen sample. <P>SOLUTION: This secondary ion mass spectrometry has a process for adjusting an ion optical system by using an ion beam adjusting sample, and a process for measuring the secondary ion intensity of a detection object element in the specimen sample under the adjusted ion optical system. The mass spectrometry has a characteristic wherein, when the detection object element is Al or Cu, the ion beam adjusting sample is formed from a material comprising only elements substantially different from the detection object element. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、二次イオン質量分析法に関する。   The present invention relates to secondary ion mass spectrometry.

(1)サンプルホルダー
まず、図4を用いて、従来の二次イオン質量分析法(以下、「SIMS」という。)に一般的に使用されるサンプルホルダー50について説明する。図4(a)は、サンプルホルダー50の構造を示す斜視図であり、図4(b)は、図4(a)中のI−I断面図である。
(1) Sample Holder First, a sample holder 50 generally used in conventional secondary ion mass spectrometry (hereinafter referred to as “SIMS”) will be described with reference to FIG. 4A is a perspective view showing the structure of the sample holder 50, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 4A.

サンプルホルダー50は、ステンレス製の筐体51の上面に9個の窓52を備える。この窓52の大きさは、例えば、約5×5mm程度である。この部分にイオンビーム調整用試料・標準試料及び検体となる試料(以下、「検体試料」という。)が装着される。サンプルホルダー50には、窓の数、つまり9個の試料が装着できる。また、サンプルの大きさや使用目的に合わせて、9個以下、または9個以上の窓を備えるサンプルホルダーも存在する。   The sample holder 50 includes nine windows 52 on the upper surface of a stainless steel casing 51. The size of the window 52 is, for example, about 5 × 5 mm. A sample to be used for ion beam adjustment, a standard sample, and a sample (hereinafter referred to as “analyte sample”) are attached to this portion. The number of windows, that is, nine samples can be mounted on the sample holder 50. There are also sample holders having nine or fewer windows or nine or more windows depending on the sample size and intended use.

図4(b)に示すように、上記窓52には、内側から試料53が装着される。試料53は、窓より少し大きめに切り取られている。試料53は、測定面を上にして窓52から試料53の測定面が見えるように装着する。試料53は下に落ちないようにバネ57とカバー55を用いて固定される。さらにカバー55は、筐体51の側面のネジ59で固定してある。これで試料53、バネ57、カバー55が下に落ちないで固定される。   As shown in FIG. 4B, a sample 53 is attached to the window 52 from the inside. The sample 53 is cut out slightly larger than the window. The sample 53 is mounted so that the measurement surface of the sample 53 can be seen from the window 52 with the measurement surface facing upward. The sample 53 is fixed using a spring 57 and a cover 55 so as not to fall down. Further, the cover 55 is fixed with screws 59 on the side surface of the casing 51. Thus, the sample 53, the spring 57, and the cover 55 are fixed without falling down.

(2)SIMS深さ方向分析
ここで、図5を用いて、SIMS深さ方向分析の測定手順について説明する。
(2) SIMS depth direction analysis Here, the measurement procedure of SIMS depth direction analysis is demonstrated using FIG.

まず、S1では、サンプルホルダー50に収まるように、試料(イオンビーム調整用試料・標準試料及び検体試料)をカットする。さらに、試料が絶縁性の場合、前処理として、試料表面にAuやPtなどを蒸着させて導電性を持たせるようにする。   First, in S <b> 1, the specimen (ion beam adjustment specimen / standard specimen and specimen specimen) is cut so as to fit in the sample holder 50. Further, in the case where the sample is insulative, as a pretreatment, Au, Pt or the like is deposited on the surface of the sample so as to have conductivity.

次に、S2では、上記加工・前処理済みの試料をサンプルホルダー50に取り付ける。取り付け方法などは、上述した通りである。ここでは、通常、窓枠52の一箇所にイオンビーム調整用試料、別の箇所に標準試料、残りの箇所(この場合7箇所)に検体試料を取り付ける。   Next, in S <b> 2, the processed and pretreated sample is attached to the sample holder 50. The attachment method and the like are as described above. Here, normally, an ion beam adjustment sample is attached to one part of the window frame 52, a standard sample is attached to another part, and a specimen sample is attached to the remaining part (in this case, seven parts).

次に、S3では、SIMS装置へサンプルホルダー50を搬入する。SIMS装置は、通常、導入室と超高真空に保持された主室とを備え、サンプルホルダー50は、導入室を経て、主室に搬入される。   Next, in S3, the sample holder 50 is carried into the SIMS apparatus. The SIMS apparatus normally includes an introduction chamber and a main chamber maintained in an ultra-high vacuum, and the sample holder 50 is carried into the main chamber via the introduction chamber.

次に、S4では、イオンビーム調整用試料を用いて、1次イオン及び2次イオン光学系の調整を行う。イオン光学系の調整として、イオンビームの磁場の調整、静電レンズの光軸調整、測定領域の補正などを行う。   Next, in S4, the primary ion and secondary ion optical systems are adjusted using the ion beam adjusting sample. As adjustment of the ion optical system, adjustment of the magnetic field of the ion beam, adjustment of the optical axis of the electrostatic lens, correction of the measurement region, and the like are performed.

次に、S5では、標準試料の深さ方向測定を行う。標準試料としては、一般に、検体試料となる測定試料と同じ元素の組成を持ち、且つ測定したい元素の濃度が既知であるものを用いる。標準試料の測定とは、標準試料中に含まれる各元素の二次イオン強度を求めることであり、深さ方向測定とは、試料を掘り進みながら、試料の測定を繰り返すことである。標準試料の深さ方向測定を行うのは、標準試料の内部の測定データを相対感度因子(RSF)の算出に用いることにより標準試料表面の酸化又は汚染などの影響を除去するためである。   Next, in S5, the depth direction measurement of the standard sample is performed. As the standard sample, generally, a sample having the same element composition as the measurement sample serving as the specimen sample and having a known concentration of the element to be measured is used. The measurement of the standard sample is to obtain the secondary ion intensity of each element contained in the standard sample, and the measurement in the depth direction is to repeat the measurement of the sample while digging the sample. The reason why the standard sample is measured in the depth direction is to remove the influence of oxidation or contamination on the surface of the standard sample by using the measurement data inside the standard sample for calculation of the relative sensitivity factor (RSF).

次に、S6では、S5での測定結果を用いてRSFを算出する。RSFは、後で検体試料に含まれる各元素の原子濃度を計算するために用いられる。
次に、S7では、検体試料の深さ方向測定を行う。
次に、S8では、S7で得られた測定結果とS6で算出した相対感度因子から、検体試料中に含まれる各元素の原子濃度を計算する。
Next, in S6, RSF is calculated using the measurement result in S5. The RSF is used later to calculate the atomic concentration of each element contained in the specimen sample.
Next, in S7, the specimen sample is measured in the depth direction.
Next, in S8, the atomic concentration of each element contained in the sample is calculated from the measurement result obtained in S7 and the relative sensitivity factor calculated in S6.

(3)SIMS組成分析
次に、図6を用いて、SIMS組成分析の測定手順について説明する。
まず、S1〜S4の同様の手順により、1次イオン及び2次イオン光学系の調整までの工程を行う(S11〜S14)。
次に、S15では、検体試料の測定を行う。
SIMS組成分析では、検体試料中に含まれる各元素の濃度を求める必要がないので、RSFを算出する必要がない。
(3) SIMS composition analysis Next, the measurement procedure of SIMS composition analysis is demonstrated using FIG.
First, the steps up to the adjustment of the primary ion and secondary ion optical system are performed by the same procedure of S1 to S4 (S11 to S14).
Next, in S15, the specimen sample is measured.
In SIMS composition analysis, it is not necessary to calculate the concentration of each element contained in the specimen sample, so that it is not necessary to calculate RSF.

(4)イオンビーム調整用試料
次に、上記従来の方法で通常用いられていたイオンビーム調整用試料について、図7を用いて説明する。図7(a)は、イオンビーム調整用試料61の構造を示す斜視図であり図7(b)は、図7(a)の格子状薄膜63の一部の拡大図であり、図7(c)は、図7(b)のI−I断面図である。
(4) Ion Beam Adjustment Sample Next, an ion beam adjustment sample that is normally used in the conventional method will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a perspective view showing the structure of the ion beam adjusting sample 61, and FIG. 7B is an enlarged view of a part of the lattice-like thin film 63 of FIG. 7A. (c) is II sectional drawing of FIG.7 (b).

通常、イオンビーム調整用試料61は、Al板61a表面にCuが薄膜状にメッキまたは蒸着されており、更にCu薄膜は既定の大きさの窓が格子状に並んで開いており下地のAlが表面に出ている状態になっている。この状態を図7(b)にさらに詳しく示す。Al板61aはCu薄膜によって覆われており、更にリソグラフィ法などを利用してCuが取り除かれて、正方形の窓62が格子状になって開いている。窓62からは、Alが露出している。正方形の窓62の大きさ、及び窓枠63aの太さは、SIMSビーム調整時にラスターサイズや測定部分などの長さを補正するために、任意の大きさに作られており、例えば窓62の大きさは20μm、窓枠部分63aの太さは5μmとなっている。Alは2次イオンの収率に優れ、試料の作製も容易であるため、よく使われる。   Usually, the sample 61 for ion beam adjustment has Cu plated or deposited on the surface of the Al plate 61a in a thin film, and the Cu thin film has a predetermined size of windows arranged in a grid and the underlying Al is open. It is in the state of coming out on the surface. This state is shown in more detail in FIG. The Al plate 61a is covered with a Cu thin film. Further, Cu is removed by using a lithography method or the like, and the square windows 62 are opened in a lattice shape. Al is exposed from the window 62. The size of the square window 62 and the thickness of the window frame 63a are set to arbitrary sizes in order to correct the raster size, the length of the measurement portion, etc. during SIMS beam adjustment. The size is 20 μm, and the thickness of the window frame portion 63a is 5 μm. Al is often used because of its excellent secondary ion yield and easy sample preparation.

しかしながら、検体試料が微量のAlやCuを含み、更にその濃度を測定する場合、イオンビーム調整でAlやCuを使うと測定主室内のスリットやアパーチャーに2次イオンとして飛散したAlやCuが付着して検体試料の測定の際に、濃度測定の精度を下げる要因となる場合がある。例えば、GaAs結晶中に混入する極微量のAl原子の濃度を測定する場合、イオンビーム調整で飛散したAlが濃度測定の精度を下げる要因となる場合がある。   However, if the specimen sample contains a small amount of Al or Cu and the concentration is further measured, if Al or Cu is used for ion beam adjustment, Al or Cu scattered as secondary ions will adhere to the slit or aperture in the main measurement chamber. As a result, there are cases where the accuracy of concentration measurement is lowered during measurement of a specimen sample. For example, when measuring the concentration of a very small amount of Al atoms mixed in a GaAs crystal, Al scattered by ion beam adjustment may cause a decrease in concentration measurement accuracy.

また、サンプルホルダーに取り付けられる試料の数は限りがあり、例えば、図1のサンプルホルダーの場合、9箇所の装着位置の内、検体試料は最高で7個までしか取り付けることができない。(イオンビーム調整用試料1個+標準試料1個+検体試料7個=計9個)   Further, the number of samples attached to the sample holder is limited. For example, in the case of the sample holder shown in FIG. 1, only up to seven specimen samples can be attached out of the nine mounting positions. (1 ion beam adjustment sample + 1 standard sample + 7 specimen samples = 9 in total)

また、1次イオン及び2次イオン光学系の調整及び、標準試料の測定はなるべくサンプルホルダーの中心で行う方が測定制度を向上させる上で望ましい。しかしながら従来の方法ではイオンビーム調整用試料(金属メッシュ)か、標準試料のどちらか一方しか載せる事ができない。   Further, it is desirable to adjust the primary ion and secondary ion optical systems and measure the standard sample at the center of the sample holder as much as possible in order to improve the measurement system. However, in the conventional method, only one of the ion beam adjusting sample (metal mesh) and the standard sample can be placed.

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、(1)検体試料中のAl又はCuの測定を高精度で行うことができる二次イオン質量分析法を提供し、また、(2)サンプルホルダーに載せることができる検体試料の数を増やすことができる二次イオン質量分析法を提供するものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and (1) provides a secondary ion mass spectrometry method capable of measuring Al or Cu in a specimen sample with high accuracy, and (2) a sample. The present invention provides a secondary ion mass spectrometry method that can increase the number of specimen samples that can be placed on a holder.

第1の発明に係る二次イオン質量分析法は、イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程を備える二次イオン質量分析法であって、検出対象元素がAl又はCuであるとき、イオンビーム調整用試料が、実質的に検出対象元素と異なる元素のみからなる材料で形成されることを特徴とする。   The secondary ion mass spectrometry method according to the first aspect of the present invention includes a step of adjusting an ion optical system using an ion beam adjustment sample, and a step of detecting elements to be detected in a specimen sample under the adjusted ion optical system. A secondary ion mass spectrometry method comprising a step of measuring the secondary ion intensity, wherein when the detection target element is Al or Cu, the ion beam adjustment sample is made of only an element substantially different from the detection target element It is formed by these.

イオンビーム調整用試料は、好ましくは、基板と、その上の形成された格子状薄膜からなる。この場合、観察領域の補正など長さに関する補正が容易になるからである。また、この格子状薄膜は、例えば、基板全面に薄膜を形成し、得られた薄膜をリソグラフ法により格子状にエッチングすることによって得られる。この方法によると、容易に格子状薄膜を形成することができる。また、好ましくは、基板は、絶縁体であり、格子状薄膜は、導電物質で形成される。基板が絶縁体である場合に格子状薄膜を導電物質で形成すると、基板表面での電荷の蓄積を防止することができるからである。   The ion beam adjusting sample is preferably composed of a substrate and a lattice-like thin film formed thereon. In this case, the length correction such as the correction of the observation area is facilitated. The lattice-like thin film is obtained, for example, by forming a thin film on the entire surface of the substrate and etching the obtained thin film in a lattice shape by a lithographic method. According to this method, a lattice-like thin film can be easily formed. Preferably, the substrate is an insulator, and the lattice-shaped thin film is formed of a conductive material. This is because if the lattice-shaped thin film is formed of a conductive material when the substrate is an insulator, charge accumulation on the substrate surface can be prevented.

第2の発明に係る二次イオン質量分析法は、イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で標準試料を用いて相対感度因子を算出する工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程と、算出された相対感度因子と測定された検出対象元素の二次イオン強度から検体試料中の検出対象元素の原子濃度を算出する工程を備える二次イオン質量分析法であって、標準試料は、基板と、その上の形成された検出対象元素を含む薄膜からなり、薄膜は、表面の一部の領域が格子状にエッチングされ、その格子状の領域がイオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられ、残りの領域が相対感度因子の算出に用いられることを特徴とする。   The secondary ion mass spectrometry method according to the second invention includes a step of adjusting an ion optical system using a sample for ion beam adjustment, and a relative sensitivity factor using a standard sample under the adjusted ion optical system. A step of calculating, a step of measuring the secondary ion intensity of the detection target element in the specimen sample under the adjusted ion optical system, a calculated relative sensitivity factor and the measured secondary ion intensity of the detection target element A secondary ion mass spectrometry method comprising a step of calculating an atomic concentration of an element to be detected in a specimen sample from a sample, wherein the standard sample comprises a substrate and a thin film containing the element to be detected formed thereon, Is characterized in that a part of the surface is etched in a lattice shape, the lattice region is used for ion beam adjustment as an ion beam adjustment sample, and the remaining region is used for calculation of the relative sensitivity factor. Do

検出対象元素を含む薄膜は、好ましくは、検出対象元素がドーピングされた薄膜である。この場合、薄膜に含まれる検出対象元素の原子濃度を容易に知ることができ、薄膜中の検出対象元素の原子濃度と測定される二次イオン強度との関係を容易に知ることができるからである。また、検出対象元素のドーピングは、好ましくは、検出対象元素のイオン注入によって行われる。この場合、ドーピング量の制御が容易だからである。   The thin film containing the detection target element is preferably a thin film doped with the detection target element. In this case, the atomic concentration of the detection target element contained in the thin film can be easily known, and the relationship between the atomic concentration of the detection target element in the thin film and the measured secondary ion intensity can be easily known. is there. The doping of the detection target element is preferably performed by ion implantation of the detection target element. This is because the doping amount can be easily controlled in this case.

第3の発明に係る二次イオン質量分析法イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程を備える二次イオン質量分析法であって、検体試料は、基板と、その上の形成された薄膜からなり、薄膜は、表面の一部の領域が格子状にエッチングされ、その格子状の領域がイオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられ、残りの領域が検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度の測定に用いられることを特徴とする。   The step of adjusting the ion optical system using the sample for secondary ion mass spectrometry ion beam adjustment according to the third invention, and the secondary ion of the detection target element in the specimen sample under the adjusted ion optical system A secondary ion mass spectrometry method including a step of measuring an intensity, wherein the specimen sample includes a substrate and a thin film formed on the substrate, and the thin film has a partial region of the surface etched into a lattice shape, The lattice area is used for ion beam adjustment as an ion beam adjustment sample, and the remaining area is used for measuring the secondary ion intensity of an element to be detected in the specimen sample.

第1の発明によれば、検出対象元素がAl又はCuであるとき、イオンビーム調整用試料が、検体試料中の検出対象元素と異なる元素のみからなる材料で形成されるので、イオンビーム調整の際にSIMS装置が検出対象元素によって汚染されず、高精度な測定が可能になる。   According to the first invention, when the detection target element is Al or Cu, the ion beam adjustment sample is formed of a material composed only of an element different from the detection target element in the specimen sample. At this time, the SIMS device is not contaminated by the detection target element, and high-precision measurement is possible.

第2の発明によれば、1つの基板の一部をイオンビーム調整用試料として用い、その他の部分を標準試料として用いるので、サンプルホルダーに載せることができる検体試料数を増やすことができる。また、この場合、サンプルホルダーの中央に取り付けられた試料を用いて、イオンビーム調整と相対感度因子の算出の両方を行うことができるので、測定精度の向上が可能である。   According to the second invention, since a part of one substrate is used as a sample for ion beam adjustment and the other part is used as a standard sample, the number of specimen samples that can be placed on the sample holder can be increased. Further, in this case, since both the ion beam adjustment and the calculation of the relative sensitivity factor can be performed using the sample attached to the center of the sample holder, the measurement accuracy can be improved.

第3の発明によれば、検体試料基板をイオンビーム調整用試料として用いるので、サンプルホルダーに載せることができる検体試料数を増やすことができる。   According to the third invention, since the specimen sample substrate is used as the ion beam adjusting specimen, the number of specimen specimens that can be placed on the sample holder can be increased.

(第1の発明)
実施例1は、イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程を備える二次イオン質量分析法に関するものであり、検出対象元素は、Alであり、イオンビーム調整用試料は、実質的に検出対象元素(Al)と異なる元素のみからなる材料、すなわちAlを含まない材料で形成される。
ここで、図1を用いて、実施例1のイオンビーム調整用試料についてさらに詳しく説明する。図1(a)は、イオンビーム調整用試料1の構造を示す斜視図であり図1(b)は、図1(a)の格子状薄膜3の一部の拡大図であり、図1(c)は、図1(b)のI−I断面図である。
図1に示すように、実施例1のイオンビーム調整用試料1は、GaAs板1a表面にGaInPが薄膜状に結晶成長されており、更にGaInP薄膜は既定の大きさの窓が格子状に並んで開いており下地のGaAsが表面に出ている状態になっている。この状態を図1(b)にさらに詳しく示す。GaAs板1aはGaInP薄膜によって覆われており、更にリソグラフィ法などを利用してGaInPが取り除かれて、正方形の窓2が格子状になって開いている。窓2からはGaAsが露出している。正方形の窓2の大きさ、及び窓枠3aの太さは、SIMSビーム調整時にラスターサイズや測定部分などの長さを補正するために、任意の大きさに作られており、例えば窓2の大きさは20μm、窓枠部分3aの太さは5μmとなっている。
(First invention)
Example 1 includes a step of adjusting an ion optical system using an ion beam adjustment sample, and a step of measuring secondary ion intensity of an element to be detected in a specimen sample under the adjusted ion optical system. It relates to secondary ion mass spectrometry, the detection target element is Al, and the ion beam adjustment sample is a material that is substantially composed only of an element different from the detection target element (Al), that is, a material that does not contain Al. Formed with.
Here, the ion beam adjusting sample of Example 1 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1A is a perspective view showing the structure of the ion beam adjusting sample 1, and FIG. 1B is an enlarged view of a part of the lattice-shaped thin film 3 in FIG. (c) is II sectional drawing of FIG.1 (b).
As shown in FIG. 1, the sample 1 for ion beam adjustment of Example 1 has GaInP crystal grown on the surface of a GaAs plate 1a in a thin film shape, and the GaInP thin film has a predetermined size of windows arranged in a lattice pattern. It is open and the underlying GaAs is exposed on the surface. This state is shown in more detail in FIG. The GaAs plate 1a is covered with a GaInP thin film, and GaInP is further removed by using a lithography method or the like, and the square windows 2 are opened in a lattice shape. GaAs is exposed from the window 2. The size of the square window 2 and the thickness of the window frame 3a are set to arbitrary sizes in order to correct the raster size and the length of the measurement part at the time of SIMS beam adjustment. The size is 20 μm, and the thickness of the window frame portion 3a is 5 μm.

このイオンビーム調整用試料を用いて、SIMS深さ方向分析又はSIMS組成分析などを行うが、その方法は、基本的に図5又は6を用いて上述した通りである。   This ion beam adjustment sample is used for SIMS depth direction analysis or SIMS composition analysis, and the method is basically as described above with reference to FIG.

実施例1によると、イオンビーム調整用試料が測定対象元素であるAlを実質的に含まないので、イオンビーム調整時にSIMS装置が汚染されることなく、高精度で検体試料中のAlの測定を行うことができる。また、測定対象元素がCuである場合にも同様のことがいえる。   According to Example 1, since the ion beam adjustment sample does not substantially contain Al as an element to be measured, the SIMS apparatus is not contaminated at the time of ion beam adjustment, and Al in the specimen sample can be measured with high accuracy. It can be carried out. The same applies to the case where the element to be measured is Cu.

(第1の発明、導電材料で格子状薄膜を形成)
実施例2は、基板がサファイアであり、格子状薄膜が導電材料であるマグネシウムをドーピングしたGaNで形成される。これ以外の点については、実施例1と同様である。実施例2によれば、格子状薄膜が導電材料で形成されるので、基板に電荷が蓄積されるのを防止することができる。
(First invention, forming a lattice-like thin film with a conductive material)
In Example 2, the substrate is sapphire, and the lattice-shaped thin film is formed of GaN doped with magnesium which is a conductive material. Other points are the same as in the first embodiment. According to the second embodiment, since the lattice-shaped thin film is formed of a conductive material, it is possible to prevent charges from being accumulated on the substrate.

(第2の発明)
実施例3は、イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で標準試料を用いて相対感度因子を算出する工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程と、算出された相対感度因子と測定された検出対象元素の二次イオン強度から検体試料中の検出対象元素の原子濃度を算出する工程を備える二次イオン質量分析法に関するものであり、標準試料は、基板と、その上の形成された検出対象元素を含む薄膜からなり、薄膜は、表面の一部の領域が格子状にエッチングされ、その格子状の領域がイオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられ、残りの領域が相対感度因子の算出に用いられる。すなわち、実施例3では、一枚の基板が、標準試料としてもイオンビーム調整用試料としても用いられる。
(Second invention)
Example 3 includes a step of adjusting an ion optical system using an ion beam adjustment sample, a step of calculating a relative sensitivity factor using a standard sample under the adjusted ion optical system, and an adjusted ion The step of measuring the secondary ion intensity of the detection target element in the specimen sample under the optical system, and the calculated relative sensitivity factor and the measured secondary ion intensity of the detection target element of the detection target element in the specimen sample The present invention relates to secondary ion mass spectrometry including a step of calculating an atomic concentration, and a standard sample includes a substrate and a thin film including a detection target element formed thereon, and the thin film is a partial region of the surface. Is etched into a lattice shape, the lattice-shaped region is used as an ion beam adjustment sample for ion beam adjustment, and the remaining region is used for calculation of a relative sensitivity factor. That is, in Example 3, one substrate is used as both a standard sample and an ion beam adjusting sample.

具体的には、図2に示すように、標準試料11は、GaAs板11a表面にGaInP薄膜13が結晶成長されており、更にGaInP薄膜13は、表面の一部の領域13aにおいて、既定の大きさの窓が格子状に並んで開いており下地のGaAsが表面に出ている状態になっている。この格子状の領域13aは、イオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられる。また、残りの領域13bは、相対感度因子の算出に用いられる。格子状の領域13aの詳細な構造は図1(b)(c)に示したものと同様である。また、格子形状の形成方法、格子形状を用いたイオンビーム調整方法などは、実施例1で説明した通りである。   Specifically, as shown in FIG. 2, the standard sample 11 has a GaInP thin film 13 grown on the surface of a GaAs plate 11a, and the GaInP thin film 13 has a predetermined size in a partial region 13a of the surface. The windows are open in a grid, and the underlying GaAs is exposed on the surface. The lattice-shaped region 13a is used for ion beam adjustment as an ion beam adjustment sample. The remaining region 13b is used for calculating the relative sensitivity factor. The detailed structure of the lattice-shaped region 13a is the same as that shown in FIGS. The method for forming the lattice shape, the ion beam adjusting method using the lattice shape, and the like are as described in the first embodiment.

例えば、検体試料がBeをドーピングしたGaInPでこの検体試料のBe濃度を測定するとき、GaInP薄膜13は、濃度が既知の不純物としてBeを含む。この不純物Beは、GaInP薄膜を結晶成長させる際にドーピングすることができ、また、GaInP薄膜を形成した後に、イオン注入によりGaInP薄膜に導入してもよい。   For example, when the Be sample is measured with BeIn doped GaInP, the GaInP thin film 13 contains Be as an impurity with a known concentration. This impurity Be can be doped during crystal growth of the GaInP thin film, and may be introduced into the GaInP thin film by ion implantation after the GaInP thin film is formed.

実施例3では、1枚の試料からイオンビーム調整と標準試料による相対感度因子(RSF)の算出ができ、サンプルホルダーに更にもう1枚検体試料を搭載することが可能となる。またイオンビーム調整及び標準試料の測定の両方をサンプルホルダーの中心で行うことができ、測定制度を向上させることが出来る。   In the third embodiment, ion beam adjustment and calculation of the relative sensitivity factor (RSF) by the standard sample can be performed from one sample, and another sample sample can be mounted on the sample holder. Further, both ion beam adjustment and standard sample measurement can be performed at the center of the sample holder, and the measurement system can be improved.

(第3の発明)
実施例4は、イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程を備える二次イオン質量分析法に関するものであり、検体試料は、基板と、その上の形成された薄膜からなり、薄膜は、表面の一部の領域が格子状にエッチングされ、その格子状の領域がイオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられ、残りの領域が検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度の測定に用いられる。すなわち、実施例4では、一枚の基板が、検体試料としてもイオンビーム調整用試料としても用いられる。
(Third invention)
Example 4 includes a step of adjusting an ion optical system using a sample for ion beam adjustment, and a step of measuring the secondary ion intensity of a detection target element in a specimen sample under the adjusted ion optical system. It relates to secondary ion mass spectrometry, and a specimen sample is composed of a substrate and a thin film formed thereon, and the thin film has a part of the surface etched into a lattice shape, and the lattice-shaped region is The ion beam adjustment sample is used for ion beam adjustment, and the remaining region is used for measuring the secondary ion intensity of the detection target element in the specimen sample. That is, in Example 4, one substrate is used as both the specimen sample and the ion beam adjusting sample.

具体的には、図3に示すように、検体試料21は、GaAs板21a表面にGaInP薄膜23が結晶成長されており、更にGaInP薄膜23は、表面の一部の領域23aにおいて、既定の大きさの窓が格子状に並んで開いており下地のGaAsが表面に出ている状態になっている。この格子状の領域23aは、イオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられる。また、残りの領域23bは、検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度の測定に用いられる。格子状の領域23aの詳細な構造は図1(b)(c)に示したものと同様である。また、格子形状の形成方法、格子形状を用いたイオンビーム調整方法などは、実施例1で説明した通りである。   Specifically, as shown in FIG. 3, the specimen sample 21 has a GaInP thin film 23 grown on the surface of a GaAs plate 21a, and the GaInP thin film 23 has a predetermined size in a partial region 23a of the surface. The windows are open in a grid, and the underlying GaAs is exposed on the surface. The lattice-shaped region 23a is used for ion beam adjustment as an ion beam adjustment sample. The remaining region 23b is used for measuring the secondary ion intensity of the detection target element in the specimen sample. The detailed structure of the lattice-like region 23a is the same as that shown in FIGS. The method for forming the lattice shape, the ion beam adjusting method using the lattice shape, and the like are as described in the first embodiment.

実施例4では、1枚の試料からイオンビーム調整と検体試料の組成分析が出来て、サンプルホルダーに更にもう1枚検体試料を搭載することが可能となる。
In Example 4, ion beam adjustment and composition analysis of the specimen sample can be performed from one specimen, and another specimen specimen can be mounted on the sample holder.

実施例1及び2に係るSIMSで用いるイオンビーム調整用試料の構造を示す。(a)は、斜視図であり、(b)は、格子状薄膜の一部の拡大図であり、(c)は、(b)のI−I断面図である。The structure of the sample for ion beam adjustment used by SIMS which concerns on Example 1 and 2 is shown. (A) is a perspective view, (b) is an enlarged view of a part of a lattice-shaped thin film, and (c) is a cross-sectional view taken along the line II of (b). 実施例3に係るSIMSで用いる標準試料の構造を示す斜視図である。6 is a perspective view showing a structure of a standard sample used in SIMS according to Example 3. FIG. 実施例4に係るSIMSで用いる検体試料の構造を示す斜視図である。6 is a perspective view showing a structure of a specimen sample used in SIMS according to Example 4. FIG. 従来のSIMSで用いるサンプルホルダーの構造を示す。(a)は、斜視図であり、(b)は、(a)のI−I断面図である。The structure of the sample holder used by conventional SIMS is shown. (A) is a perspective view, (b) is II sectional drawing of (a). 従来のSIMS深さ方向分析の測定手順を示す工程図である。It is process drawing which shows the measurement procedure of the conventional SIMS depth direction analysis. 従来のSIMS組成分析の測定手順を示す工程図である。It is process drawing which shows the measurement procedure of the conventional SIMS composition analysis. 従来のSIMSで用いるイオンビーム調整用試料の構造を示す。(a)は、斜視図であり、(b)は、格子状薄膜の一部の拡大図であり、(c)は、(b)のI−I断面図である。The structure of a sample for ion beam adjustment used in conventional SIMS is shown. (A) is a perspective view, (b) is an enlarged view of a part of a lattice-shaped thin film, and (c) is a cross-sectional view taken along the line II of (b).

符号の説明Explanation of symbols

1,61:イオンビーム調整用試料 1a,61a:基板 2,62:窓 3,63:格子状薄膜 3a,63a:格子 11:標準試料 11a:基板 13:薄膜 13a:イオンビーム調整用領域 13b:相対感度因子算出用領域 21:検体試料 21a:基板 23:薄膜 23a:イオンビーム調整用領域 23b:検出対象元素の二次イオン強度の測定領域 50:サンプルホルダー 51:筐体 52:窓 53:試料 55:カバー 57:バネ 59:ネジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,61: Sample for ion beam adjustment 1a, 61a: Substrate 2, 62: Window 3, 63: Lattice thin film 3a, 63a: Lattice 11: Standard sample 11a: Substrate 13: Thin film 13a: Ion beam adjustment region 13b: Relative sensitivity factor calculation area 21: Specimen sample 21a: Substrate 23: Thin film 23a: Ion beam adjustment area 23b: Measurement area of secondary ion intensity of element to be detected 50: Sample holder 51: Housing 52: Window 53: Sample 55: Cover 57: Spring 59: Screw

Claims (8)

イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程を備える二次イオン質量分析法であって、検出対象元素がAl又はCuであるとき、イオンビーム調整用試料が、実質的に検出対象元素と異なる元素のみからなる材料で形成されることを特徴とする二次イオン質量分析法。 Secondary ion mass spectrometry comprising a step of adjusting an ion optical system using a sample for ion beam adjustment, and a step of measuring the secondary ion intensity of a detection target element in a specimen sample under the adjusted ion optical system Secondary ion mass spectrometry characterized in that, when the detection target element is Al or Cu, the ion beam adjustment sample is formed of a material that is substantially composed only of an element different from the detection target element. Law. イオンビーム調整用試料は、基板と、その上に形成された格子状薄膜からなる請求項1に記載の二次イオン質量分析法。 The secondary ion mass spectrometry method according to claim 1, wherein the ion beam adjusting sample includes a substrate and a lattice-shaped thin film formed thereon. 格子状薄膜は、基板全面に薄膜を形成し、得られた薄膜をリソグラフ法により格子状にエッチングすることによって得られる請求項2に記載の二次イオン質量分析法。 The secondary ion mass spectrometry method according to claim 2, wherein the lattice-shaped thin film is obtained by forming a thin film on the entire surface of the substrate and etching the obtained thin film in a lattice shape by a lithographic method. 基板は、絶縁体であり、格子状薄膜は、導電物質で形成される請求項2に記載の二次イオン質量分析法。 The secondary ion mass spectrometry method according to claim 2, wherein the substrate is an insulator, and the lattice-shaped thin film is formed of a conductive material. イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で標準試料を用いて相対感度因子を算出する工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程と、算出された相対感度因子と測定された検出対象元素の二次イオン強度から検体試料中の検出対象元素の原子濃度を算出する工程を備える二次イオン質量分析法であって、
標準試料は、基板と、その上の形成された検出対象元素を含む薄膜からなり、薄膜は、表面の一部の領域が格子状にエッチングされ、その格子状の領域がイオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられ、残りの領域が相対感度因子の算出に用いられることを特徴とする二次イオン質量分析法。
Adjusting the ion optical system using the ion beam adjustment sample, calculating the relative sensitivity factor using the standard sample under the adjusted ion optical system, and under the adjusted ion optical system The step of measuring the secondary ion intensity of the detection target element in the specimen sample, and the atomic concentration of the detection target element in the specimen sample are calculated from the calculated relative sensitivity factor and the measured secondary ion intensity of the detection target element. A secondary ion mass spectrometry method comprising the steps of:
The standard sample is composed of a substrate and a thin film containing the detection target element formed on the substrate, and the thin film is partially etched on the surface in a lattice shape, and the lattice region is used as an ion beam adjustment sample. Secondary ion mass spectrometry, which is used for ion beam adjustment and the remaining region is used for calculation of relative sensitivity factor.
検出対象元素を含む薄膜は、検出対象元素がドーピングされた薄膜である請求項5に記載の二次イオン質量分析法。 The secondary ion mass spectrometry method according to claim 5, wherein the thin film containing the detection target element is a thin film doped with the detection target element. 検出対象元素のドーピングは、検出対象元素のイオン注入によって行われる請求項6に記載の二次イオン質量分析法。 The secondary ion mass spectrometry method according to claim 6, wherein the doping of the detection target element is performed by ion implantation of the detection target element. イオンビーム調整用試料を用いてイオン光学系の調整を行う工程と、調整されたイオン光学系の下で検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度を測定する工程を備える二次イオン質量分析法であって、
検体試料は、基板と、その上の形成された薄膜からなり、薄膜は、表面の一部の領域が格子状にエッチングされ、その格子状の領域がイオンビーム調整用試料としてイオンビーム調整に用いられ、残りの領域が検体試料中の検出対象元素の二次イオン強度の測定に用いられることを特徴とする二次イオン質量分析法。
Secondary ion mass spectrometry comprising a step of adjusting an ion optical system using a sample for ion beam adjustment, and a step of measuring the secondary ion intensity of a detection target element in a specimen sample under the adjusted ion optical system Law,
The specimen sample is composed of a substrate and a thin film formed on the substrate, and the thin film has a part of the surface etched into a lattice shape, and the lattice region is used as an ion beam adjustment sample for ion beam adjustment. And the remaining region is used for measuring the secondary ion intensity of the element to be detected in the specimen sample.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007324346A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method of quantifying impurity in semiconductor substrate surface

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