JP2012013502A - Method and device for ion scattering spectroscopy measurement - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion scattering spectroscopy measuring method which can appropriately determine irradiation quantity of probe particles.SOLUTION: The ion scattering spectroscopy measuring method comprises: a step for starting radiation of probe particles to a sample; a step for integrating the number of the probe particles scattered at the sample and detected to a first irradiation quantity and obtaining a first ion scattering spectrum; a step for integrating the number of the detected probe particles to a second irradiation quantity which is more than the first irradiation quantity and obtaining a second ion scattering spectrum; a step for calculating a first scattering ratio which is the number of the detected probe particles per unit irradiation quantity for a first energy range corresponding to a first element in the sample, based on the first ion scattering spectrum; a step for calculating a second scattering ratio for the first energy range based on the second ion scattering spectrum; and a step for determining whether the difference of the second scattering ratio from the first scattering ratio is small or not relative to the standard.

Description

本発明は、イオン散乱分光測定方法及びイオン散乱分光測定装置に関する。   The present invention relates to an ion scattering spectroscopic measurement method and an ion scattering spectroscopic measurement apparatus.

イオン散乱分光(ラザフォード後方散乱分光(RBS)とも呼ばれる)は、Heイオンや、Hイオン等のプローブ粒子と、試料中の各種元素との散乱相互作用を利用して、試料中の元素組成等を分析する手法である。イオン散乱分光では、プローブ粒子を試料に照射することに起因して、試料がダメージを受ける可能性がある。例えばこのような試料へのダメージを抑制するために、プローブ粒子の照射量は、適切に決定されることが好ましい。   Ion scattering spectroscopy (also called Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS)) uses the scattering interaction between probe particles such as He ions and H ions and various elements in the sample to determine the elemental composition in the sample. It is a technique to analyze. In ion scattering spectroscopy, the sample may be damaged due to irradiation of the sample with probe particles. For example, in order to suppress such damage to the sample, it is preferable that the irradiation amount of the probe particles is appropriately determined.

特開2010−010126号公報JP 2010-010126 A

本発明の一目的は、プローブ粒子の照射量の適切な決定を図ることができるイオン散乱分光測定方法及びイオン散乱分光測定装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an ion scattering spectroscopic measurement method and an ion scattering spectroscopic measurement apparatus capable of appropriately determining the irradiation amount of probe particles.

本発明の一観点によれば、イオン散乱分光のプローブ粒子の、試料への照射を開始する工程と、前記試料で散乱され、検出器で検出された前記プローブ粒子の粒子数を、前記プローブ粒子の第1の照射量まで積算して、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布を示す第1のイオン散乱分光スペクトルを得る工程と、前記試料で散乱され、検出器で検出された前記プローブ粒子の粒子数を、前記プローブ粒子の前記第1の照射量より多い第2の照射量まで積算して、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布を示す第2のイオン散乱分光スペクトルを得る工程と、前記第1のイオン散乱分光スペクトルに基づき、前記試料に含まれる第1の元素に対応する第1のエネルギ範囲について、前記プローブ粒子の単位照射量当りの検出プローブ粒子数である第1の散乱率を算出する工程と、前記第2のイオン散乱分光スペクトルに基づき、前記第1のエネルギ範囲について、前記プローブ粒子の単位照射量当りの検出プローブ粒子数である第2の散乱率を算出する工程と、前記第2の散乱率の前記第1の散乱率に対する違いが、予め定められた第1の基準に対して少ないかどうか判定する工程とを有するイオン散乱分光測定方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, the step of starting irradiation of a sample of probe particles for ion scattering spectroscopy, the number of the probe particles scattered by the sample and detected by a detector, To obtain a first ion scattering spectroscopic spectrum indicating the distribution of the number of detected probe particles for each energy, and to detect the probe particles scattered by the sample and detected by the detector. Accumulating the number of particles to a second dose greater than the first dose of the probe particles to obtain a second ion scattering spectrum showing the distribution of the number of detected probe particles for each energy; and Based on the first ion scattering spectrum, the first energy range corresponding to the first element contained in the sample is expressed as the number of detected probe particles per unit dose of the probe particles. A second scattering which is the number of detected probe particles per unit dose of the probe particles for the first energy range based on the step of calculating the first scattering rate and the second ion scattering spectrum. An ion scattering spectrometry method comprising: calculating a rate; and determining whether a difference between the second scattering rate and the first scattering rate is small with respect to a predetermined first reference Provided.

第2の照射量のプローブ粒子を照射して得られた第2の散乱率の、第1の照射量のプローブ粒子を照射して得られた第1の散乱率に対する違いが、基準に対して少ないかどうか判定することにより、イオン散乱分光の測定結果が安定してきているかどうか判断することができるので、プローブ粒子照射量の適切な決定が図られる。   The difference between the second scattering rate obtained by irradiating the second irradiation amount of probe particles and the first scattering rate obtained by irradiating the first irradiation amount of probe particles is different from the reference. By determining whether or not the amount is small, it is possible to determine whether or not the measurement result of the ion scattering spectroscopy has become stable, so that the probe particle irradiation amount can be appropriately determined.

図1は、本発明の実施例によるイオン散乱分光測定装置を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an ion scattering spectrometer according to an embodiment of the present invention. 図2は、イオン散乱分光測定の真のスペクトルと、ダメージを受けた試料のスペクトルとを概念的に示す。FIG. 2 conceptually shows the true spectrum of ion scattering spectroscopy and the spectrum of a damaged sample. 図3Aは、実施例のイオン散乱分光測定で得られた照射量1000nC及び照射量5000nCでの測定スペクトルを示し、図3Bは、照射量45000nCでの測定スペクトルを示す。FIG. 3A shows a measurement spectrum at an irradiation dose of 1000 nC and an irradiation dose of 5000 nC obtained by ion scattering spectroscopy of the example, and FIG. 3B shows a measurement spectrum at an irradiation dose of 45000 nC. 図4は、実施例のイオン散乱分光測定でプローブ粒子の総照射量を決定する方法の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a method for determining the total irradiation amount of the probe particles in the ion scattering spectrometry of the embodiment. 図5Aは、実施例のイオン散乱分光測定で得られた照射量4000nCでの測定スペクトルと推定スペクトルとを示し、図5Bは、照射量5000nCでの測定スペクトルと推定スペクトルとを示し、図5Cは、照射量4000nC及び照射量5000nCの推定スペクトルを示し、図5Dは、照射量4000nC及び照射量5000nCの推定スペクトルを、強度を揃えて示す。FIG. 5A shows a measurement spectrum and an estimated spectrum at an irradiation amount of 4000 nC obtained by ion scattering spectroscopy of the example, FIG. 5B shows a measurement spectrum and an estimated spectrum at an irradiation amount of 5000 nC, and FIG. FIG. 5D shows the estimated spectra of the irradiation amount of 4000 nC and the irradiation amount of 5000 nC, and FIG. 5D shows the estimated spectra of the irradiation amount of 4000 nC and the irradiation amount of 5000 nC with the same intensity.

まず、本発明の実施例によるイオン散乱分光測定装置の構造と、イオン散乱分光測定方法の概略について説明する。   First, the structure of an ion scattering spectrometer according to an embodiment of the present invention and the outline of an ion scattering spectrometer measurement method will be described.

図1は、実施例のイオン散乱分光測定装置の構造を概略的に示す断面図である。実施例のイオン散乱分光測定装置は、プローブ粒子照射装置1、チャンバ2、検出器3、及び分析装置4を含んで形成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the ion scattering spectrometer of the embodiment. The ion scattering spectrometer of the embodiment is formed including a probe particle irradiation device 1, a chamber 2, a detector 3, and an analysis device 4.

プローブ粒子照射装置1は、イオン源1a、加速管1b、及びWienフィルタ1cを含む。イオン源1aが、プローブ粒子としてイオン(例えばHeイオン)を出射する。イオン源1aから出射されたプローブ粒子が、加速管1bで、例えば数百kV程度に加速される。Wienフィルタ1cが、加速管1bで加速されたプローブ粒子のうち、所望のエネルギのプローブ粒子を選択的に通過させる。Wienフィルタ1cを通過したプローブ粒子が、チャンバ2に入射する。   The probe particle irradiation apparatus 1 includes an ion source 1a, an acceleration tube 1b, and a Wien filter 1c. The ion source 1a emits ions (for example, He ions) as probe particles. Probe particles emitted from the ion source 1a are accelerated to, for example, about several hundred kV by the acceleration tube 1b. The Wien filter 1c selectively passes probe particles having a desired energy among the probe particles accelerated by the acceleration tube 1b. Probe particles that have passed through the Wien filter 1 c enter the chamber 2.

分析対象試料Sが、チャンバ2の内部に保持されている。プローブ粒子が、試料Sに照射され、試料S中の元素と相互作用して散乱される。プローブ粒子のエネルギは、相互作用した元素の種類や、元素の深さ方向位置に応じて変化する。試料Sで散乱されたプローブ粒子が、検出器3で検出される。   An analysis target sample S is held inside the chamber 2. The probe particles are irradiated onto the sample S, and interact with elements in the sample S to be scattered. The energy of the probe particles varies depending on the type of interacting element and the position of the element in the depth direction. Probe particles scattered by the sample S are detected by the detector 3.

検出器3は、磁場フィルタ3a及びポジションセンシティブディテクタ(PSD)3bを含む。試料Sで散乱されたプローブ粒子のうち、チャンバ2の出射口方向に進行するものが、チャンバ2の出射口を通過して磁場フィルタ3aに入射する。磁場フィルタ3aは、磁石を含み、プローブ粒子のエネルギに応じて、プローブ粒子の軌道を分ける。磁場フィルタ3aの磁場により、エネルギの小さなプローブ粒子ほど軌道が大きく曲げられる。   The detector 3 includes a magnetic field filter 3a and a position sensitive detector (PSD) 3b. Of the probe particles scattered by the sample S, those traveling in the direction of the exit of the chamber 2 pass through the exit of the chamber 2 and enter the magnetic field filter 3a. The magnetic field filter 3a includes a magnet and divides the trajectory of the probe particle according to the energy of the probe particle. Due to the magnetic field of the magnetic field filter 3a, the trajectory of the probe particles with lower energy is bent more greatly.

磁場フィルタ3aを通過したプローブ粒子が、PSD3bに入射する。PSD3bは、プローブ粒子の軌道が分けられた方向に並んだ検出チャネルを有し、チャネル毎に、プローブ粒子を検出する。   Probe particles that have passed through the magnetic field filter 3a enter the PSD 3b. The PSD 3b has detection channels arranged in directions in which the trajectories of the probe particles are divided, and detects the probe particles for each channel.

PSD3bによるプローブ粒子の検出情報が、分析装置4に送られる。分析装置4は、例えばパーソナルコンピュータを含んで形成される。分析装置4は、PSD3bのチャネル毎に、入射したプローブ粒子数を積算する。チャネルの位置は、エネルギの大きさに対応するので、チャネル毎にプローブ粒子数を積算することにより、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布であるイオン散乱分光スペクトルが得られる。なお、以下、イオン散乱分光スペクトルを、単にスペクトルと呼ぶこともある。   Probe particle detection information by the PSD 3b is sent to the analyzer 4. The analyzer 4 is formed including a personal computer, for example. The analyzer 4 integrates the number of incident probe particles for each channel of the PSD 3b. Since the position of the channel corresponds to the magnitude of energy, by integrating the number of probe particles for each channel, an ion scattering spectrum that is the distribution of the number of detected probe particles for each energy is obtained. Hereinafter, the ion scattering spectrum may be simply referred to as a spectrum.

このような、磁場偏向型のエネルギ分析器を検出器3に用いた高分解能型のイオン散乱分光測定装置は、散乱されたプローブ粒子を、例えば数百Vの分解能で測定でき、深さ方向原子層厚レベルでの組成分析を可能にする。   Such a high resolution ion scattering spectrometer using a magnetic field deflection type energy analyzer as the detector 3 can measure the scattered probe particles with a resolution of several hundred volts, for example, in the depth direction. Enables compositional analysis at the layer thickness level.

なお、本実施例では、高分解能型のイオン散乱分光測定装置について説明しているが、散乱されたプローブ粒子が直接に半導体検出器に入射する従来型のイオン散乱分光測定装置においても、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布としてイオン散乱分光スペクトルが得られることは同様である。   In this embodiment, the high-resolution ion scattering spectrometer is described. However, in the conventional ion scattering spectrometer in which the scattered probe particles are directly incident on the semiconductor detector, each energy is also measured. Similarly, an ion scattering spectrum is obtained as the distribution of the number of detection probe particles.

次に、イオン散乱分光測定における課題について考察する。イオン散乱分光スペクトルは、検出器で検出されたプローブ粒子をエネルギ毎に積算して得られる。従って、ノイズを低減して正確なスペクトルを得るためには、充分に多くの個数のプローブ粒子が検出されるように、試料へのプローブ粒子の総照射量を充分に多くすることが望まれる。しかし、プローブ粒子の照射量が多くなりすぎれば、プローブ粒子照射に起因して試料がダメージを受けて変質し、スペクトルが真のものからずれることが懸念される。   Next, problems in ion scattering spectroscopy will be considered. The ion scattering spectrum is obtained by integrating probe particles detected by a detector for each energy. Therefore, in order to reduce noise and obtain an accurate spectrum, it is desirable to increase the total amount of probe particles irradiated onto the sample so that a sufficiently large number of probe particles can be detected. However, if the irradiation amount of the probe particles becomes too large, there is a concern that the sample is damaged due to the irradiation of the probe particles and deteriorates, and the spectrum deviates from the true one.

図2は、真のスペクトルSPと、ダメージを受けた試料のスペクトルSPDとを概念的に示す。ダメージを受けた試料のスペクトルSPDは、真のスペクトルSPから大きくずれてしまっており、正解な測定が行われていない。   FIG. 2 conceptually shows the true spectrum SP and the spectrum SPD of the damaged sample. The spectrum SPD of the damaged sample is greatly deviated from the true spectrum SP, and correct measurement is not performed.

これまで、プローブ粒子の総照射量の決定は、測定者がスペクトルの形状や、スペクトルの時間的な形状変化を観察しながら、経験的に行っていた。上述のように、プローブ粒子の総照射量は、ノイズの影響が抑制される程度には多く、試料のダメージが抑制される程度には少なくしたい。しかし、測定者の経験により主観的に適切な総照射量を定めることは難しく、正確な測定結果を得ようとして、過剰な照射量となってしまうことが多かった。   Until now, determination of the total irradiation amount of probe particles has been made empirically while the measurer observes the shape of the spectrum and the temporal shape change of the spectrum. As described above, the total irradiation amount of the probe particles is large enough to suppress the influence of noise, and small enough to suppress the damage to the sample. However, it is difficult to subjectively determine an appropriate total irradiation amount based on the experience of the measurer, and there are many cases where an excessive irradiation amount is obtained in order to obtain an accurate measurement result.

なお、高分解能型のイオン散乱分光測定装置では、従来型のイオン散乱分光測定装置に比べて、検出部の立体角が小さくなる。従って、単位時間当たりに捕集できるプローブ粒子数が少なくなるので、照射が長時間になって、照射量が過剰になりやすい。   Note that the solid angle of the detection unit is smaller in the high-resolution ion scattering spectrometer than in the conventional ion scattering spectrometer. Accordingly, since the number of probe particles that can be collected per unit time is reduced, the irradiation becomes long and the irradiation amount tends to be excessive.

本願発明者は、以下に説明するように、プローブ粒子の総照射量を客観的に適切に決定することが可能な技術を提案する。   The inventor of the present application proposes a technique capable of objectively and appropriately determining the total irradiation amount of probe particles as described below.

次に、実施例によるイオン散乱分光測定方法を、実験例を踏まえてより具体的に説明する。プローブ粒子として、Heイオン(He)を用い、プローブ粒子を400keVで加速して試料Sに照射した。試料Sは、単結晶Si基板上に成長させた約2nm厚のSiOとした。また、測定モードは、基板に対するプローブ粒子の入射方向を基板の結晶方位に合わせたアラインド測定である。 Next, the ion scattering spectroscopic measurement method according to the examples will be described more specifically based on experimental examples. He ion (He + ) was used as the probe particle, and the probe particle was accelerated at 400 keV and irradiated to the sample S. Sample S was about 2 nm thick SiO 2 grown on a single crystal Si substrate. The measurement mode is aligned measurement in which the incident direction of the probe particles with respect to the substrate is matched with the crystal orientation of the substrate.

プローブ粒子の照射1回当りの量を、電荷量1000nCとした。電荷量1000nCずつのプローブ粒子照射を、同一箇所に複数回繰り返して、照射量を増やしていった。照射回数N回分の積算で得られたスペクトルを、SPnと表すこととする。   The amount per probe particle irradiation was set to a charge amount of 1000 nC. Irradiation of probe particles with a charge amount of 1000 nC was repeated several times at the same location to increase the irradiation amount. A spectrum obtained by integration for N times of irradiation is represented as SPn.

電荷量で表したプローブ粒子の量を、Heの電荷量で割れば、プローブ粒子の個数に換算することができる。なお、以下、説明の煩雑さを避けるために、電荷量で表したプローブ粒子の量と、個数で表したプローブ粒子の量とを、特に区別せずに用いる。また、プローブ粒子が照射された量の表し方として、照射回数N回での表し方と、電荷量N×1000nCでの表し方とを、特に区別せずに用いる。 By dividing the amount of probe particles expressed by the amount of charge by the amount of charge of He + , the number of probe particles can be converted. Hereinafter, in order to avoid complicated explanation, the amount of probe particles expressed by the amount of charge and the amount of probe particles expressed by the number are used without distinction. In addition, as a way of representing the amount of irradiation of the probe particles, the way of representing the number of irradiations N times and the way of representing the amount of charge N × 1000 nC are used without particular distinction.

後に詳しく説明するように、この実験例では、プローブ粒子を照射しながら、分析装置により、総照射量を決定するための判定を行って、総照射量として5000nCが適当であると判定される。   As will be described in detail later, in this experimental example, the determination for determining the total irradiation amount is performed by the analyzer while irradiating the probe particles, and it is determined that 5000 nC is appropriate as the total irradiation amount.

総照射量の決定方法についての説明に先立ち、イオン散乱分光スペクトルの具体例と、散乱率とについて説明する。まず、スペクトルの具体例として、照射量1000nCでのスペクトル及び照射量5000nCでのスペクトルについて説明する。   Prior to the description of the method for determining the total irradiation amount, a specific example of the ion scattering spectrum and the scattering rate will be described. First, as a specific example of the spectrum, a spectrum at an irradiation dose of 1000 nC and a spectrum at an irradiation dose of 5000 nC will be described.

図3Aは、照射量1000nC及び照射量5000nCのスペクトルSP1及びSP5を示す。横軸はPSDのチャネル(ch)番号を示し、縦軸は強度(任意単位)を示す。上述のように、PSDのチャネルは、エネルギに対応する。チャネル番号が大きいほど、高エネルギである。スペクトルSP1に比べて、スペクトルSP5では、検出プローブ粒子の積算量が増えたことにより、ノイズが低減(SN比が向上)していることがわかる。   FIG. 3A shows the spectra SP1 and SP5 with a dose of 1000 nC and a dose of 5000 nC. The horizontal axis indicates PSD channel (ch) number, and the vertical axis indicates intensity (arbitrary unit). As mentioned above, PSD channels correspond to energy. The larger the channel number, the higher the energy. It can be seen that, in the spectrum SP5, as compared with the spectrum SP1, the noise is reduced (the SN ratio is improved) due to the increase in the integrated amount of the detection probe particles.

一般に、イオン散乱分光スペクトルでは、試料中の重い元素のピークほど高エネルギ側に現れ、軽い元素のピークほど低エネルギ側に現れる。軽い元素との相互作用の方が、入射プローブ粒子が失うエネルギが大きいからである。   In general, in an ion scattering spectrum, the peak of a heavy element in a sample appears on the high energy side, and the peak of a light element appears on the low energy side. This is because the energy lost by the incident probe particles is larger in the interaction with the light element.

また、軽い元素ほど、プローブ粒子と相互作用しにくい(散乱強度が低い)。従って、重い元素で散乱されたプローブ粒子の検出数に比べて、軽い粒子で散乱されたプローブ粒子の検出数の方が少なくなる。従って、スペクトル中で軽い元素のピークの方が、重い元素のピークに比べて、ノイズの影響を受けやすい。   Also, the lighter the element, the less likely it will interact with the probe particles (the lower the scattering intensity). Therefore, the detected number of probe particles scattered by light particles is smaller than the detected number of probe particles scattered by heavy elements. Therefore, lighter element peaks in the spectrum are more susceptible to noise than heavier element peaks.

また、同一の元素でも、浅い位置にあるものほど高エネルギ側で検出され、深い位置にあるものほど低エネルギ側で検出されて、ある程度の幅を持つピークが形成される。散乱される元素が深い位置にあるほど、入射プローブ粒子が到達するまでに失うエネルギが大きいからである。   Even in the same element, the shallower one is detected on the higher energy side, and the deeper one is detected on the lower energy side, and a peak having a certain width is formed. This is because the deeper the scattered element, the greater the energy lost before the incident probe particle reaches.

プローブ粒子は、浅い位置にある元素ほど、高エネルギで相互作用することとなる。しかし、プローブ粒子が高エネルギであるほど、元素で散乱されにくい。このことは、試料中の表面に近い元素ほど、プローブ粒子照射の影響を受けにくいこと、つまり、試料の最表面近傍が、最もプローブ粒子照射に起因するダメージを受けにくいことを示す。   The probe particle interacts with higher energy as the element is at a shallower position. However, the higher the energy of the probe particles, the less likely they are scattered by the element. This indicates that an element closer to the surface in the sample is less susceptible to the probe particle irradiation, that is, the vicinity of the outermost surface of the sample is most unlikely to be damaged due to the probe particle irradiation.

例えばスペクトルSP5からわかるように、170ch近傍と、270ch近傍とに、それぞれピークがあり、170ch近傍のピークPoは相対的に軽い酸素を示し、270ch近傍のピークPsiは相対的に重いシリコンを示す。酸素のピークPoの方が、シリコンのピークPsiに比べて強度が低く、ノイズの影響を受けやすいことがわかる。シリコンのピークPsiが高エネルギ側に立ち下がっている部分、例えば302ch〜322chの範囲に示される部分が、試料の最表面近傍のシリコンを示す。   For example, as can be seen from spectrum SP5, there are peaks in the vicinity of 170 ch and 270 ch, respectively, peak Po near 170 ch indicates relatively light oxygen, and peak Psi near 270 ch indicates relatively heavy silicon. It can be seen that the oxygen peak Po has a lower intensity than the silicon peak Psi and is more susceptible to noise. A portion where the peak Psi of silicon falls to the high energy side, for example, a portion shown in the range of 302 ch to 322 ch indicates silicon near the outermost surface of the sample.

次に、散乱率について説明する。照射されたプローブ粒子数Iに対するある元素iで散乱されたプローブ粒子数Iの比I/I、つまり、プローブ粒子の単位照射量当り、元素iによってプローブ粒子がどの程度散乱されて検出されるかを示す比率を、散乱率と呼ぶこととする。散乱率は、以下の式(1)で表すことができる。 Next, the scattering rate will be described. The ratio I i / I 0 of the irradiated probe particle number I i scattered in a certain element i with respect to the probe particle number I 0, i.e., the unit dose per probe particles, is how the scattered probe particles Elemental i The ratio indicating whether it is detected will be referred to as the scattering rate. The scattering rate can be expressed by the following formula (1).

・・・(1)
ここで、Nは試料中に含まれる元素iの数、dxは散乱の起こった層の深さ、σは元素iとプローブ粒子との散乱断面積、ΔΩ、ηは、測定装置によって決まる定数である。式(1)より、散乱率が本来は一定値となることがわかる。試料に対して充分な量のプローブ粒子が照射されて、充分な量のプローブ粒子が検出されれば、ノイズの影響が低減して、測定に基づいて算出される散乱率が、一定値に収束することが期待される。
... (1)
Here, N i is the number of elements i contained in the sample, dx is the depth of the layer in which scattering occurs, σ i is the scattering cross section of element i and the probe particles, and ΔΩ and η are determined by the measuring device. It is a constant. From equation (1), it can be seen that the scattering rate is essentially a constant value. If a sufficient amount of probe particles are irradiated to the sample and a sufficient amount of probe particles are detected, the influence of noise is reduced and the scattering rate calculated based on the measurement converges to a constant value. Is expected to do.

なお、通常の(ダメージを特に受けやすいものではない)試料に対しては、散乱率がほぼ一定に収束する程度(及び、後述のように、スペクトル形状がほぼ一定に収束する程度)のプローブ粒子照射量は、試料にダメージが生じるほどは多くないといえる。   For normal samples (which are not particularly susceptible to damage), the probe particles have such a degree that the scattering rate converges almost uniformly (and the extent that the spectrum shape converges almost constant as described later). It can be said that the amount of irradiation is not so great as to cause damage to the sample.

従って、N回のプローブ粒子照射で得られたスペクトルSPnに基づいて求められた散乱率が、(N−1)回のプローブ粒子照射で得られたスペクトルSP(n−1)に基づいて求められた散乱率からほとんど変化していなければ、N回のプローブ粒子照射を、充分な照射量であると判定することができる。   Accordingly, the scattering rate obtained based on the spectrum SPn obtained by N times of probe particle irradiation is obtained based on the spectrum SP (n-1) obtained by (N-1) times of probe particle irradiation. If there is almost no change from the scattering rate, it can be determined that N times of probe particle irradiation is a sufficient irradiation amount.

次に、図4のフローチャートを参照して、プローブ粒子の総照射量の決定方法について説明する。まず、ステップS0で、測定が開始される。ステップS1では、各回のプローブ粒子照射を行って、各照射回数でのスペクトルを求める。   Next, a method for determining the total irradiation amount of probe particles will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S0, measurement is started. In step S1, probe particle irradiation is performed each time, and a spectrum at each irradiation frequency is obtained.

イオン散乱分光スペクトルは、試料中の元素の分布を反映しているので、図2に示した真のスペクトルSPのように、本質的には滑らかな形状を持つと考えられる。しかし、イオン散乱分光測定装置で実際に得られるスペクトルは、図3AのスペクトルSP5等に示したように、ノイズに起因する細かい凹凸を含む形状となる。   Since the ion scattering spectrum reflects the distribution of elements in the sample, it is considered that the ion scattering spectrum has essentially a smooth shape like the true spectrum SP shown in FIG. However, the spectrum actually obtained by the ion scattering spectrometer has a shape including fine irregularities due to noise, as shown in the spectrum SP5 of FIG. 3A and the like.

ステップS2では、各照射回数でのスペクトルの、ノイズに起因する細かい凹凸を統計処理により除いて、滑らかな形状のスペクトルを推定する。推定されたスペクトルを、推定スペクトルと呼ぶこととする。なお、推定前のスペクトルを、以後、測定スペクトルと呼ぶこともある。   In step S2, a smooth spectrum is estimated by removing fine irregularities due to noise in the spectrum at each number of irradiations by statistical processing. The estimated spectrum is called an estimated spectrum. Hereinafter, the spectrum before estimation may be referred to as a measurement spectrum.

推定は、例えば、ノイズ成分がガウス分布していると仮定し、連続した3点間の2階差分の2乗和が最小のときに事前分布が最大になるという条件で、ベイズ推定により行うことができる。なお、このようなベイズ推定方法は、「ベイズ推定と統計物理」(伊庭幸人著、岩波講座、物理の世界)等に説明されている。なお、推定方法はベイズ推定に限らず、その他例えば、移動平均法等も用いることができるであろう。   The estimation is performed by Bayesian estimation under the condition that the prior distribution becomes maximum when the square sum of the second-order difference between three consecutive points is minimum, assuming that the noise component is Gaussian, for example. Can do. Such a Bayesian estimation method is described in “Bayesian estimation and statistical physics” (Yukito Iba, Iwanami lecture, physics world). Note that the estimation method is not limited to Bayesian estimation, and other methods such as a moving average method may be used.

図5Aは、4回の照射(照射量4000nC)で得られた測定スペクトルSP4と、測定スペクトルSP4からベイズ推定により得られた推定スペクトルSPE4とを示す。   FIG. 5A shows a measured spectrum SP4 obtained by four irradiations (irradiation amount 4000 nC) and an estimated spectrum SPE4 obtained by Bayesian estimation from the measured spectrum SP4.

図5Bは、5回の照射(照射量5000nC)で得られた測定スペクトルSP5と、測定スペクトルSP5からベイズ推定により得られた推定スペクトルSPE5とを示す。   FIG. 5B shows a measured spectrum SP5 obtained by five irradiations (irradiation amount of 5000 nC) and an estimated spectrum SPE5 obtained by Bayesian estimation from the measured spectrum SP5.

図5Cは、推定スペクトルSPE4とSPE5とを並べて示す。   FIG. 5C shows estimated spectra SPE4 and SPE5 side by side.

推定スペクトルSPE4及びSPE5は、ノイズに起因する細かな凹凸が除かれて、それぞれ、測定スペクトルSP4及びSP5に比べて滑らかな形状となっていることがわかる。図4に戻って説明を続ける。   It can be seen that the estimated spectra SPE4 and SPE5 are smoother than the measured spectra SP4 and SP5, respectively, by removing fine irregularities caused by noise. Returning to FIG. 4, the description will be continued.

ステップS3では、各照射回数でのスペクトルに基づいて散乱率を算出し、直近2回分の照射の散乱率を比較する。まず、散乱率の算出方法について説明する。   In step S3, the scattering rate is calculated based on the spectrum at each number of irradiations, and the scattering rates of the two most recent irradiations are compared. First, a method for calculating the scattering rate will be described.

散乱率の分母は、各照射回数の照射時点での、プローブ粒子の照射量の積算となる。散乱率の分子として、各照射回数の照射時点での、元素iに対応するエネルギ範囲(チャネル範囲)で検出されたプローブ粒子数の積算を用いることができる。   The denominator of the scattering rate is the total of the irradiation amount of the probe particles at the time of irradiation for each number of times of irradiation. As the numerator of the scattering rate, the integration of the number of probe particles detected in the energy range (channel range) corresponding to the element i at the time of irradiation of each number of irradiations can be used.

散乱率は、ノイズの影響を少なく求められることが望ましい。このため、試料中の最も重い元素について散乱率を求めることが、より望ましいと考えられる。本実施例では、シリコンに対して散乱率を求める。   It is desirable that the scattering rate be obtained with less influence of noise. For this reason, it is considered more desirable to obtain the scattering rate for the heaviest element in the sample. In this embodiment, the scattering rate is obtained for silicon.

また、試料にダメージが生じれば、散乱率が正確には求められなくなる。そこで、最表面近傍のダメージが少ない部分の元素について散乱率を求めることが、より望ましいと考えられる。本実施例では、PSDの302ch〜322chの範囲を、試料の最表面近傍に分布するシリコンとして扱う。   Further, if the sample is damaged, the scattering rate cannot be obtained accurately. Therefore, it is considered more desirable to obtain the scattering rate for the element in the portion with little damage near the outermost surface. In this embodiment, the range of PSD 302ch to 322ch is handled as silicon distributed near the outermost surface of the sample.

ただし、上述のように、測定スペクトルそのままでは、ノイズの影響が大きい。そこで、ステップS2で推定した推定スペクトルから散乱率を求めることが、より望ましいと考えられる。   However, as described above, the influence of noise is large if the measurement spectrum is used as it is. Therefore, it is considered more desirable to obtain the scattering rate from the estimated spectrum estimated in step S2.

照射回数N回での散乱率の算出手順は、以下のようにまとめられる。照射回数N回での推定スペクトルSPEnの、302ch〜322chの面積、つまり、試料の最表面近傍に分布するシリコンで散乱されて検出されたプローブ粒子数を計算する。そして、この検出プローブ粒子数を、プローブ粒子の照射量であるN×1000nCで割って、照射回数N回での散乱率(単位照射量当りの検出プローブ粒子数)が算出される。   The procedure for calculating the scattering rate with N irradiations is summarized as follows. The area of 302ch to 322ch of the estimated spectrum SPEn with N irradiation times, that is, the number of probe particles scattered and detected by silicon distributed near the outermost surface of the sample is calculated. Then, the number of detection probe particles is divided by N × 1000 nC, which is the irradiation amount of the probe particles, to calculate the scattering rate (the number of detection probe particles per unit irradiation amount) at N irradiation times.

照射回数N回での散乱率が算出されたら、照射回数(N−1)回での散乱率に対する違いが、あらかじめ定めた基準に対して少ないかどうか評価される。散乱率の違いが基準以上であれば、まだ照射量が足りないということなので、ステップS1に戻り、さらに(N+1)回目の照射が行われて、照射回数(N+1)回でのスペクトルが取得される。一方、散乱率の違いが基準より小さくなれば、散乱率の観点からは照射量が充分ということなので、ステップS4に進む。   If the scattering rate at the number of irradiations N is calculated, it is evaluated whether the difference with respect to the scattering rate at the number of irradiations (N-1) is small with respect to a predetermined reference. If the difference in the scattering rate is equal to or greater than the reference, it means that the irradiation amount is still insufficient, so the process returns to step S1, and the (N + 1) th irradiation is performed, and the spectrum at the number of irradiations (N + 1) is acquired. The On the other hand, if the difference in the scattering rate is smaller than the reference, the irradiation amount is sufficient from the viewpoint of the scattering rate, and the process proceeds to step S4.

散乱率を比較する手順の流れを、より具体的に説明する。ステップS0で測定が開始され、まず、ステップS1で、1回目の照射が行われて、照射量1000nCでの測定スペクトルSP1が求められる。ステップS2で、照射量1000nCでの推定スペクトルSPE1が推定される。ステップS3で、照射量1000nCでの散乱率が算出される。照射量1000nCでの散乱率は、0.08であった。この段階では、まだ、照射量1000nCでの1つのスペクトルしか取得されていないので、散乱率の比較はできない。   The flow of the procedure for comparing the scattering rates will be described more specifically. Measurement is started in step S0. First, in step S1, first irradiation is performed, and a measurement spectrum SP1 at an irradiation amount of 1000 nC is obtained. In step S2, an estimated spectrum SPE1 at an irradiation amount of 1000 nC is estimated. In step S3, the scattering rate at an irradiation amount of 1000 nC is calculated. The scattering rate at an irradiation dose of 1000 nC was 0.08. At this stage, since only one spectrum at an irradiation dose of 1000 nC has been acquired, the scattering rates cannot be compared.

次に、ステップS1に戻って、2回目の照射が行われて、照射量2000nCでの測定スペクトルSP2が求められる。ステップS2で、照射量2000nCでの推定スペクトルSPE2が推定される。ステップS3で、照射量2000nCでの散乱率が算出される。照射量2000nCでの散乱率は、0.13であった。   Next, returning to step S1, the second irradiation is performed, and a measurement spectrum SP2 at an irradiation amount of 2000 nC is obtained. In step S2, an estimated spectrum SPE2 at an irradiation amount of 2000 nC is estimated. In step S3, the scattering rate at an irradiation amount of 2000 nC is calculated. The scattering rate at an irradiation dose of 2000 nC was 0.13.

さらにステップS3で、照射量2000nCでの散乱率の、照射量1000nCでの散乱率に対するずれ量が評価される。ずれ量は、例えば、照射回数(N−1)回での散乱率をA(n−1)、照射回数N回での散乱率をAnとして、|An−A(n−1)|/A(n−1)という式で算出される。そして、ずれ量が、基準値、例えば0.1より小さいかどうか判定される。ここでは、ずれ量が、|0.13−0.08|/0.08=0.63と求められ、これは0.1以上なので、ステップS1に戻って、照射量を3000nCに増やす3回目のプローブ粒子照射が行われる。なお、散乱率の違いを評価する式や基準値は、この例のものに限らない。   Further, in step S3, the amount of deviation of the scattering rate at the irradiation amount of 2000 nC from the scattering rate at the irradiation amount of 1000 nC is evaluated. The amount of deviation is, for example, | An−A (n−1) | / A where A (n−1) is the scattering rate at the number of irradiations (N−1) and An is the scattering rate at the number of irradiations N. (N-1) is calculated. Then, it is determined whether the deviation amount is smaller than a reference value, for example, 0.1. Here, the amount of deviation is obtained as | 0.13-0.08 | /0.08=0.63, which is 0.1 or more, so the third time is returned to step S1 and the irradiation amount is increased to 3000 nC. Probe particle irradiation is performed. Note that the formulas and reference values for evaluating the difference in scattering rate are not limited to those in this example.

散乱率のずれ量が基準値より小さくなるまで、このような手順が繰り返される。この実験例では、照射量4000nCでの散乱率が0.196であり、照射量5000nCで、散乱率が0.192となった。照射量5000nCでの散乱率の、照射量4000nCでの散乱率に対するずれ量が、|0.192−0.196|/0.196=0.02となり、0.1より小さくなったので、散乱率の観点から、5000nCが充分な照射量と判定されて、ステップS4に進む。   Such a procedure is repeated until the scattering amount of the scattering rate becomes smaller than the reference value. In this experimental example, the scattering rate at an irradiation amount of 4000 nC was 0.196, and the scattering rate was 0.192 at an irradiation amount of 5000 nC. The amount of deviation of the scattering rate at the irradiation amount of 5000 nC from the scattering rate at the irradiation amount of 4000 nC is | 0.192−0.196 | /0.196=0.02, which is smaller than 0.1. From the viewpoint of rate, it is determined that 5000 nC is a sufficient dose, and the process proceeds to step S4.

このように、散乱率の変化を評価することにより、プローブ粒子の適切な総照射量を見積もることができる。   Thus, by evaluating the change in the scattering rate, an appropriate total irradiation amount of the probe particles can be estimated.

さらに、本実施例では、以下に説明するように、ステップS4で、スペクトル形状の変化まで評価して総照射量を決定することにより、イオン散乱分光測定の精度の向上を図ることができる。   Furthermore, in the present embodiment, as described below, in step S4, the accuracy of ion scattering spectrometry can be improved by evaluating the spectral shape change and determining the total dose.

ステップS4では、ステップS3を通過した照射回数N回での推定スペクトルSPEnの形状の、照射回数(N−1)回での推定スペクトルSPE(n−1)の形状に対する違いが、あらかじめ定めた基準に対して少ないかどうか評価される。   In step S4, the difference between the shape of the estimated spectrum SPEn at the number of irradiations N that has passed through step S3 and the shape of the estimated spectrum SPE (n-1) at the number of irradiations (N-1) is a predetermined reference. It is evaluated whether it is less for.

本実験例では具体的に、照射回数5回での測定結果がステップS3を通過して、ステップS4で、推定スペクトルSPE5の形状の、推定スペクトルSPE4の形状に対する違いが評価される。スペクトル形状の比較方法について説明する。   Specifically, in the present experimental example, the measurement result at the number of irradiations of 5 passes through step S3, and in step S4, the difference between the shape of the estimated spectrum SPE5 and the shape of the estimated spectrum SPE4 is evaluated. A method for comparing spectral shapes will be described.

まず、推定スペクトルSPE5の、302ch〜322chの範囲でスペクトルに囲まれた面積(つまり、試料の最表面近傍に分布するシリコンで散乱されて検出されたプローブ粒子数)を、推定スペクトルSPE4のそれで割って、倍率αを算出する。なお、各推定スペクトルの302ch〜322chの部分の面積は、散乱率の算出時に求められているので、ステップS4で流用することができる。   First, the area of the estimated spectrum SPE5 surrounded by the spectrum in the range of 302ch to 322ch (that is, the number of probe particles scattered and detected by silicon distributed near the outermost surface of the sample) is divided by that of the estimated spectrum SPE4. Thus, the magnification α is calculated. In addition, since the area of 302ch-322ch part of each estimated spectrum is calculated | required at the time of calculation of a scattering rate, it can be diverted by step S4.

次に、推定スペクトルSPE4の強度に倍率αを掛けることにより、推定スペクトルSPE4の強度を、推定スペクトルSPE5の強度に揃える(規格化する)。   Next, by multiplying the intensity of the estimated spectrum SPE4 by the magnification α, the intensity of the estimated spectrum SPE4 is made uniform (normalized) with the intensity of the estimated spectrum SPE5.

図5Dは、推定スペクトルSPE5と、規格化した推定スペクトルSPE4とを、重ねて示す。両スペクトルの形状が良く一致していることがわかる。   FIG. 5D shows the estimated spectrum SPE5 and the normalized estimated spectrum SPE4 in an overlapping manner. It can be seen that the shapes of both spectra are in good agreement.

スペクトルの形状の一致を数値的に評価する統計的指標として、例えば、カイ2乗χを用いることができる。推定スペクトルSPE5の各チャネルの強度をx、規格化された推定スペクトルSPE4の各チャネルの強度をxとして、カイ2乗χは以下の式(2)で表すことができる。 As a statistical index for numerically evaluating the coincidence of spectrum shapes, for example, chi-square χ 2 can be used. The intensity of each channel of the estimated spectrum SPE5 x 5, the intensity of each channel of the estimated spectrum SPE4 which is standardized as x 4, chi-square chi 2 can be expressed by the following equation (2).

・・・(2)
ここで、和はPSDの全チャネルに対して取られる。推定スペクトルSPE5の形状が、規格化した推定スペクトルSPE4の形状に近いほど、各チャネルの強度差が小さくなって、χは0に近い値となる。カイ2乗χが、基準値、例えば10−2以下であるかどうか判定される。推定スペクトルSPE5及び規格化した推定スペクトルSPE4に対するカイ2乗χは、10−3のオーダとなり、基準値より小さくなった。
... (2)
Here, the sum is taken over all channels of the PSD. The closer the shape of the estimated spectrum SPE5 is to the normalized shape of the estimated spectrum SPE4, the smaller the intensity difference between the channels, and χ 2 becomes a value close to 0. It is determined whether the chi-square χ 2 is a reference value, for example, 10 −2 or less. The chi-square χ 2 for the estimated spectrum SPE5 and the normalized estimated spectrum SPE4 was on the order of 10 −3 , which was smaller than the reference value.

なお、照射量1000nCと照射量5000nCとでスペクトル形状を比較した場合のカイ2乗χは、10−1のオーダとなり、スペクトル形状の差が大きかった。なお、スペクトル形状の違いを評価する指標や基準値は、この例のものに限らない。 The chi-square χ 2 in the case where the spectral shapes were compared between the irradiation amount of 1000 nC and the irradiation amount of 5000 nC was on the order of 10 −1 , and the difference in the spectral shape was large. The index and reference value for evaluating the difference in spectrum shape are not limited to those in this example.

推定スペクトル形状の違いが基準以下となれば、散乱率の観点に加え、スペクトル形状の観点からも照射量が充分といえる。ここでの実験例では、散乱率に加えスペクトル形状の観点からも、照射量5000nCで充分だと判定される。そして、ステップS5に進み、必要に応じて分析装置のディスプレイ等に測定結果等を出力し、試料へのプローブ粒子の照射を終了して、測定を終了することができる。   If the difference in estimated spectral shape is below the standard, it can be said that the irradiation dose is sufficient from the viewpoint of the spectral shape in addition to the viewpoint of the scattering rate. In this experimental example, it is determined that an irradiation amount of 5000 nC is sufficient from the viewpoint of the spectral shape in addition to the scattering rate. And it progresses to step S5, a measurement result etc. are output to the display etc. of an analyzer as needed, the irradiation of the probe particle to a sample is complete | finished, and a measurement can be complete | finished.

一方、推定スペクトル形状の違いが基準より大きかったら、再度ステップS1に戻り、照射量を増やして、測定を続行する。   On the other hand, if the difference in estimated spectrum shape is larger than the reference, the process returns to step S1 again, the irradiation amount is increased, and the measurement is continued.

上述のように、試料中の軽い元素(実験例では酸素)は、散乱強度が低いので、ピーク形状がノイズの影響を受けやすい。ステップS3での、散乱率の比較は、試料中の重い元素(実験例ではシリコン)に関して行った。しかし、重い元素に着目すれば散乱率が安定する照射量になっていたとしても、その照射量では、軽い元素のピーク形状がまだ安定してない可能性がある。ステップS4で、スペクトル形状の変化まで評価することにより、軽い元素に関する測定精度を高めて、測定の信頼性を向上することができる。   As described above, since the light element (oxygen in the experimental example) in the sample has a low scattering intensity, the peak shape is easily affected by noise. The comparison of the scattering rates in step S3 was made with respect to a heavy element (silicon in the experimental example) in the sample. However, if attention is paid to heavy elements, the peak shape of a light element may not be stable at that irradiation amount even if the irradiation amount has a stable scattering rate. In step S4, by evaluating up to the change of the spectrum shape, it is possible to improve the measurement accuracy for light elements and improve the measurement reliability.

このように、散乱率の変化の評価に加え、スペクトル形状の変化まで評価することにより、より測定の精度を向上させて、プローブ粒子の総照射量を見積もることができる。   As described above, in addition to the evaluation of the change in the scattering rate, the evaluation up to the change in the spectrum shape can further improve the measurement accuracy and estimate the total irradiation amount of the probe particles.

なお、この実験例では、さらに、最終的に安定した測定スペクトル形状を確認するために、照射量45000nCまでの測定も行った。実験に用いた試料は、照射量を45000nCまで増やしても特にダメージは生じておらず、安定化した測定スペクトル形状を観察することができた。   In this experimental example, in order to finally confirm a stable measurement spectrum shape, measurement was performed up to an irradiation dose of 45000 nC. The sample used in the experiment was not particularly damaged even when the irradiation dose was increased to 45000 nC, and a stable measured spectrum shape could be observed.

図3Bは、照射量45000nCでの測定スペクトルSP45を示す。図3Aに示す照射量5000nCの測定スペクトルSP5の段階で、ほぼ安定したスペクトル形状が得られていることが確認される。   FIG. 3B shows a measured spectrum SP45 at an irradiation dose of 45000 nC. It is confirmed that a substantially stable spectrum shape is obtained at the stage of the measurement spectrum SP5 with an irradiation amount of 5000 nC shown in FIG. 3A.

以上説明したように、実施例の方法によれば、イオン散乱分光測定において、客観的な測定終点判断が可能となる。過剰なプローブ粒子照射を伴う測定を避けることが容易になり、試料のダメージが抑制されて、測定の信頼性が高まる。また、プローブ粒子の総照射量を抑制することができるので、測定時間の短縮化を図ることもできる。   As described above, according to the method of the embodiment, objective measurement end point determination can be performed in ion scattering spectrometry. Measurement with excessive probe particle irradiation can be easily avoided, damage to the sample is suppressed, and measurement reliability is increased. In addition, since the total irradiation amount of the probe particles can be suppressed, the measurement time can be shortened.

なお、試料がプローブ粒子照射でダメージを受けにくいものであったとしても、実施例の方法は、測定時間短縮化等に寄与する。   Even if the sample is not easily damaged by probe particle irradiation, the method of the example contributes to shortening of the measurement time and the like.

なお、上述の実施例では、プローブ粒子の照射量の増加を、一定量ずつとしたが、必要に応じて、照射量の増加を一定量ずつとしないこともできる。   In the above-described embodiment, the increase in the irradiation amount of the probe particles is set to a fixed amount. However, if necessary, the increase in the irradiation amount may not be set to a fixed amount.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

1 プローブ粒子照射装置
1a イオン源
1b 加速管
1c Wienフィルタ
2 チャンバ
S 試料
3 検出器
3a 磁場フィルタ
3b PSD
4 分析装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe particle irradiation apparatus 1a Ion source 1b Acceleration tube 1c Wien filter 2 Chamber S Sample 3 Detector 3a Magnetic field filter 3b PSD
4 Analyzer

Claims (6)

イオン散乱分光のプローブ粒子の、試料への照射を開始する工程と、
前記試料で散乱され、検出器で検出された前記プローブ粒子の粒子数を、前記プローブ粒子の第1の照射量まで積算して、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布を示す第1のイオン散乱分光スペクトルを得る工程と、
前記試料で散乱され、検出器で検出された前記プローブ粒子の粒子数を、前記プローブ粒子の前記第1の照射量より多い第2の照射量まで積算して、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布を示す第2のイオン散乱分光スペクトルを得る工程と、
前記第1のイオン散乱分光スペクトルに基づき、前記試料に含まれる第1の元素に対応する第1のエネルギ範囲について、前記プローブ粒子の単位照射量当りの検出プローブ粒子数である第1の散乱率を算出する工程と、
前記第2のイオン散乱分光スペクトルに基づき、前記第1のエネルギ範囲について、前記プローブ粒子の単位照射量当りの検出プローブ粒子数である第2の散乱率を算出する工程と、
前記第2の散乱率の前記第1の散乱率に対する違いが、予め定められた第1の基準に対して少ないかどうか判定する工程と
を有するイオン散乱分光測定方法。
A step of irradiating the sample with probe particles of ion scattering spectroscopy; and
First ion scattering indicating the distribution of the number of detected probe particles for each energy by integrating the number of probe particles scattered by the sample and detected by the detector up to the first irradiation amount of the probe particles. Obtaining a spectral spectrum;
The number of probe particles scattered by the sample and detected by the detector is integrated up to a second irradiation amount larger than the first irradiation amount of the probe particles, and the number of detected probe particles for each energy is calculated. Obtaining a second ion scattering spectrum showing the distribution;
Based on the first ion scattering spectrum, a first scattering rate that is the number of probe particles detected per unit dose of the probe particles for a first energy range corresponding to the first element contained in the sample. Calculating
Calculating a second scattering rate, which is the number of detected probe particles per unit dose of the probe particles, for the first energy range based on the second ion scattering spectrum;
And a step of determining whether or not a difference between the second scattering rate and the first scattering rate is small with respect to a predetermined first reference.
前記第1の元素は、前記試料に含まれる最も重い元素である請求項1に記載のイオン散乱分光測定方法。   The ion scattering spectroscopic measurement method according to claim 1, wherein the first element is a heaviest element contained in the sample. 前記第1のエネルギ範囲は、前記試料の最表面近傍に分布する前記最も重い元素に対応するエネルギ範囲である請求項2に記載のイオン散乱分光測定方法。   The ion scattering spectroscopic measurement method according to claim 2, wherein the first energy range is an energy range corresponding to the heaviest element distributed in the vicinity of the outermost surface of the sample. 前記第1の散乱率を算出する工程は、前記第1のイオン散乱分光スペクトルから、前記第1のイオン散乱分光スペクトルよりも滑らかな第1の推定スペクトルを推定する工程を含み、前記第1の推定スペクトルから前記第1の散乱率を算出し、
前記第2の散乱率を算出する工程は、前記第2のイオン散乱分光スペクトルから、前記第2のイオン散乱分光スペクトルよりも滑らかな第2の推定スペクトルを推定する工程を含み、前記第2の推定スペクトルから前記第2の散乱率を算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載のイオン散乱分光測定方法。
The step of calculating the first scattering rate includes the step of estimating a first estimated spectrum that is smoother than the first ion scattering spectral spectrum from the first ion scattering spectral spectrum, Calculating the first scattering rate from the estimated spectrum;
The step of calculating the second scattering rate includes the step of estimating a second estimated spectrum that is smoother than the second ion scattering spectral spectrum from the second ion scattering spectral spectrum, The ion scattering spectroscopic measurement method according to claim 1, wherein the second scattering rate is calculated from the estimated spectrum.
さらに、
前記第1の推定スペクトルから算出された、前記第1のエネルギ範囲の検出プローブ粒子数である第1検出プローブ粒子数と、前記第2の推定スペクトルから算出された、前記第1のエネルギ範囲の検出プローブ粒子数である第2検出プローブ粒子数との比を用いて、前記第1の推定スペクトルと前記第2の推定スペクトルの強度を揃える工程と、
強度を揃えた前記第1の推定スペクトル及び前記第2の推定スペクトルについて、前記第2の推定スペクトルの形状の前記第1の推定スペクトルの形状に対するずれが、予め定められた第2の基準に対して少ないかどうか判定する工程と
を有する請求項4に記載のイオン散乱分光測定方法。
further,
The number of detection probe particles calculated from the first estimated spectrum, which is the number of detection probe particles in the first energy range, and the first energy range calculated from the second estimated spectrum. Using the ratio of the number of detection probe particles to the number of second detection probe particles to align the intensities of the first estimated spectrum and the second estimated spectrum;
With respect to the first estimated spectrum and the second estimated spectrum having the same intensity, a deviation of the shape of the second estimated spectrum from the shape of the first estimated spectrum is different from a predetermined second reference. The method for determining ion scattering spectroscopy according to claim 4, further comprising a step of determining whether or not the amount is small.
内部に試料が保持されるチャンバと、
前記試料にプローブ粒子を照射するプローブ粒子照射装置と、
前記試料で散乱された前記プローブ粒子が検出される検出器と、
分析装置と
を有し、
前記分析装置は、
前記検出器で検出された前記プローブ粒子の粒子数を、前記プローブ粒子の照射開始から第1の照射量まで積算して、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布を示す第1のイオン散乱分光スペクトルを得、
前記検出器で検出された前記プローブ粒子の粒子数を、前記プローブ粒子の照射開始から前記第1の照射量より多い第2の照射量まで積算して、エネルギ毎の検出プローブ粒子数の分布を示す第2のイオン散乱分光スペクトルを得、
前記第1のイオン散乱分光スペクトルに基づき、前記試料に含まれる第1の元素に対応する第1のエネルギ範囲について、前記プローブ粒子の単位照射量当りの検出プローブ粒子数である第1の散乱率を算出し、
前記第2のイオン散乱分光スペクトルに基づき、前記第1のエネルギ範囲について、前記プローブ粒子の単位照射量当りの検出プローブ粒子数である第2の散乱率を算出し、
前記第2の散乱率の前記第1の散乱率に対する違いが、予め定められた第1の基準に対して少ないかどうか判定する、イオン散乱分光測定装置。
A chamber in which the sample is held,
A probe particle irradiation device for irradiating the sample with probe particles;
A detector for detecting the probe particles scattered by the sample;
An analysis device,
The analyzer is
A first ion scattering spectrum showing the distribution of the number of detected probe particles for each energy by integrating the number of probe particles detected by the detector from the start of irradiation of the probe particles to a first dose. And
The number of probe particles detected by the detector is integrated from the start of irradiation of the probe particles to a second irradiation amount greater than the first irradiation amount, and the distribution of the number of detected probe particles for each energy is obtained. Obtain a second ion scattering spectroscopy spectrum shown,
Based on the first ion scattering spectrum, a first scattering rate that is the number of probe particles detected per unit dose of the probe particles for a first energy range corresponding to the first element contained in the sample. To calculate
Based on the second ion scattering spectroscopic spectrum, for the first energy range, a second scattering rate that is the number of detected probe particles per unit dose of the probe particles is calculated,
An ion scattering spectrometer that determines whether or not a difference between the second scattering rate and the first scattering rate is small with respect to a predetermined first reference.
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