JP2682483B2 - Secondary ion mass spectrometry - Google Patents
Secondary ion mass spectrometryInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の不純
物分析に広く用いられている二次イオン質量分析方法
（以下「ＳＩＭＳ」という）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary ion mass spectrometry method (hereinafter referred to as "SIMS") widely used for impurity analysis of ICs, LSIs and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＳＩＭＳは、試料の所定箇所（被測定領
域）にＣｓ＋、Ｏ２ ＋、Ａｒ＋等のイオンビームを一次
イオンビームとして試料に照射することによってスパッ
タリング現象が起こり、それに伴い発生するイオン（二
次イオン）を質量分析することによって、試料に含まれ
る元素の種類や濃度を深さ方向に評価する分析方法であ
るが、分析箇所表面に凹凸や金属膜が存在する場合にお
いては、一次イオン照射に伴う試料の荒れが生じ、著し
く深さ方向の分解能が低下することが知られており、例
えば、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ社（ＪＯＨＮ
ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳ ＩＮＣ．）、１９８９年刊、
“セカンダリー・イオン・マススペクトロメトリー
（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔ
ｒｏｍｅｔｒｙ）に報告されている。2. Description of the Related Art In SIMS, a sputtering phenomenon occurs when a sample (a region to be measured) of a sample is irradiated with an ion beam of Cs + , O 2 + , Ar + or the like as a primary ion beam, and the sputtering phenomenon occurs. This is an analysis method that evaluates the type and concentration of the element contained in the sample in the depth direction by mass spectrometry of the ions (secondary ions) to be analyzed. It is known that the sample is roughened by the irradiation of primary ions, and the resolution in the depth direction is significantly reduced. For example, John Wiley and Sons (JOHN
WILEY & SONS INC. ), Published in 1989,
"Secondary Ion Mass Spectrometry
(Secondary Ion Mass Spec
rometry).
【０００３】また、前記文献には、分析箇所表面に、一
次イオンビーム照射によって、被測定元素イオンと同等
もしくは質量電荷比の近接したイオンを発生する恐れの
ある材料膜が堆積されている、もしくは被測定元素が高
濃度含まれている場合には、スパッタリングクレーター
の壁面から発生したイオンや中性粒子が分析箇所に付着
して、深さ方向分解能や検出下限を悪化させることも報
告されている。従来、このような場合には、機械研磨法
や化学研磨法を用いて、深さ方向分解能や検出下限を悪
化させる領域や不必要な領域を除去して、分析領域を露
出させた状態にするか、スパッタ面積に対して二次イオ
ンの検出面積を充分に小さくしてから測定を行ってい
た。Further, in the above-mentioned document, a material film that may generate ions close to the element ion to be measured or close to the mass-to-charge ratio by the irradiation of the primary ion beam is deposited on the surface of the analysis point, or It is also reported that when the element to be measured contains a high concentration, the ions and neutral particles generated from the wall surface of the sputtering crater adhere to the analysis site and deteriorate the depth direction resolution and the detection limit. . Conventionally, in such a case, a mechanical polishing method or a chemical polishing method is used to remove an area deteriorating the depth direction resolution and the lower limit of detection or an unnecessary area to expose the analysis area. Alternatively, the detection area of the secondary ions is made sufficiently small with respect to the sputter area before the measurement.
【０００４】しかし、機械研磨法は試料が材質の異なる
多種類の膜によって構成されている場合研磨速度の制御
が難しく、化学研磨法では面内の研磨速度にバラツキが
生じやすいという欠点がある。また、二次イオンの検出
領域を小さくすると、検出される二次イオンの総量が減
少するので、感度低下を招くことになる。However, the mechanical polishing method has a drawback that it is difficult to control the polishing rate when the sample is composed of various kinds of films made of different materials, and the chemical polishing method tends to cause variations in the in-plane polishing rate. Further, if the detection region of the secondary ions is made small, the total amount of the detected secondary ions will decrease, which will lead to a decrease in sensitivity.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
する方法として、例えば、特開平４−１３２２２２号に
開示されている。すなわち、測定を行いたいシリコンウ
ェハー表面を別のシリコンウェハーとはりあわせ、試料
裏面を研磨によって薄層化したのちにＳＩＭＳによって
分析を行うという方法である。この方法を用いることに
より表面からの測定が困難な試料中の不純物のシート濃
度の測定は可能であるが、表面形状が平坦でなかった
り、最表層がシリコンでない場合には試料作製が困難で
ある。また、ウェハー同士の接合のため試料を高温（１
０００℃以上）にする必要があり、その影響で不純物が
熱拡散し、正確な試料の深さ方向濃度分布は得ることが
困難となる。本発明の目的は、所望の分析領域内の不純
物深さ方向分布を分析領域上の膜、元素及び試料作製の
影響を受けることなく測定できる二次イオン質量分析方
法を提供することである。A method for solving such a problem is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-132222. That is, this is a method in which the front surface of a silicon wafer to be measured is laminated with another silicon wafer, the back surface of the sample is thinned by polishing, and then analyzed by SIMS. By using this method, it is possible to measure the sheet concentration of impurities in a sample that is difficult to measure from the surface, but it is difficult to prepare a sample if the surface shape is not flat or the outermost layer is not silicon. . In addition, since the wafers are joined together, the sample should
It is necessary to set the temperature to 000 ° C. or higher), and as a result, impurities are thermally diffused, making it difficult to obtain an accurate concentration distribution in the depth direction of the sample. An object of the present invention is to provide a secondary ion mass spectrometry method capable of measuring the impurity depth direction distribution in a desired analysis region without being affected by the film, element and sample preparation on the analysis region.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、試料内の所定
の分析箇所に一次イオンビームを照射することによって
発生する二次イオンを質量分析して前記試料の元素分析
を行う二次イオン質量分析方法において、前記所定箇所
の上層もしくは表層に凹凸や金属膜及び測定元素イオン
と同等もしくは質量電荷比の近接したイオンを発生させ
る恐れのある材料膜が存在する場合、前記所定箇所の側
面を集束イオンビーム法を用いて掘削することによって
前記所定箇所付近の試料厚を薄くした後に前記一次イオ
ンビームを前記所定箇所の裏面に照射することを特徴と
する二次イオン質量分析方法である。According to the present invention, a secondary ion mass for mass-analyzing secondary ions generated by irradiating a predetermined analysis site in a sample with a primary ion beam to perform elemental analysis of the sample. In the analysis method, if there is unevenness or a metal film on the upper layer or surface layer of the predetermined place and a material film that may generate ions close to the measured element ions or close to the mass-to-charge ratio, the side surface of the predetermined place is focused. A secondary ion mass spectrometric method characterized by irradiating an ion beam method to reduce the thickness of the sample near the predetermined location and then irradiating the back surface of the predetermined location with the primary ion beam.
【０００７】また、本発明は、前記所定箇所を裏面から
識別できるように、前記所定箇所周辺をイオンビーム、
レーザービーム等を用いて薄層化した前記試料厚以上の
深さまで掘削することを特徴とする二次イオン質量分析
方法である。また、本発明は、前記所定箇所付近の試料
厚を薄くする方法が、前記所定箇所の側面に対し垂直に
集束イオンビームを照射して掘削することを特徴とする
二次イオン質量分析方法である。Further, according to the present invention, an ion beam is provided around the predetermined portion so that the predetermined portion can be identified from the back surface.
A secondary ion mass spectrometric method characterized by excavating to a depth not less than the thickness of the sample thinned by using a laser beam or the like. Further, the present invention is the secondary ion mass spectrometry method, wherein the method for thinning the sample thickness in the vicinity of the predetermined location is to excavate by irradiating a focused ion beam perpendicularly to the side surface of the predetermined location. .
【０００８】[0008]
【作用】本発明は、試料の特定領域に一次イオンを照射
し発生する二次イオンを検出して試料の元素分析を行う
二次イオン質量分析方法（ＳＩＭＳ）において、試料の
側面に対し垂直に集束イオンビームを照射することによ
り試料の側面から薄層化を行い、裏面からのＳＩＭＳ測
定に適した試料を作製するものであり、さらに、測定領
域が限定されている場合にも裏面から当該測定領域の確
認が容易に行えるように測定領域の周囲の任意の箇所に
試料表面側から薄層化を行いたい深さまで予め掘削し、
薄層化を行った時点で掘削箇所が露出するようにすれ
ば、裏面側からでも測定領域の確認は可能となる。The present invention is a secondary ion mass spectrometric method (SIMS) for irradiating a specific region of a sample with primary ions and detecting secondary ions generated to perform elemental analysis of the sample. By irradiating a focused ion beam, the sample is thinned from the side surface to prepare a sample suitable for SIMS measurement from the back surface. Furthermore, even when the measurement area is limited, the measurement can be performed from the back surface. In order to easily confirm the area, excavate in advance from the sample surface side to any depth around the measurement area to the desired depth for thinning,
If the excavation site is exposed when the layer is thinned, the measurement area can be confirmed from the back side.
【０００９】試料の側面に対して垂直方向にイオンビー
ムを入射した場合、例えば、ジョン・ワイリー・アンド
・サンズ社（ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳ ＩＮ
Ｃ．）、１９８９年刊、“セカンダリー・イオン・マス
スペクトロメトリー （Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ
Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）に記載されてい
るように、イオンビームの試料へのダメージは、入射方
向に比べて横方向は約半分以下である。このため、分析
箇所へのダメージの少ない試料が作製できるものであ
る。そして、基板内または基板上の分析領域上に一次イ
オン照射による表面荒れを起こしやすい材料膜や分析を
行いたい元素もしくはそれとほぼ質量の等しい分子イオ
ンを発生する恐れのある材料膜が成膜されていても、そ
れらの膜の影響を受けずに、正確な深さ方向濃度分布を
調べることができるものである。When an ion beam is incident in a direction perpendicular to the side surface of the sample, for example, John Wiley & Sons (JOHN WILEY & SONS IN
C. ), 1989, “Secondary Ion Mass Spectrometry (Secondary Ion).
As described in Mass Spectrometry, the damage to the sample by the ion beam is about half or less in the lateral direction compared to the incident direction. Therefore, it is possible to prepare a sample with less damage to the analysis site. Then, a material film that is likely to cause surface roughness due to primary ion irradiation or a material film that may generate an element to be analyzed or a molecular ion having almost the same mass is formed in the substrate or on the analysis region on the substrate. However, an accurate concentration distribution in the depth direction can be investigated without being affected by those films.
【００１０】[0010]
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。 ［実施例１］本発明の第１の実施例を図１（ａ）
（ｂ）、図２（ｃ）（ｄ）及び図３で説明する。図１、
図２は、本発明第１の実施例によるＳＩＭＳ測定用試料
薄層化工程を示す説明図であり、図１（ａ）は試料構造
を示す断面図、図１（ｂ）はシリコン基板側から機械研
磨を行った後の試料構造を示す断面図、図２（ｃ）は試
料に集束イオンビームを照射している図、図２（ｄ）は
試料に集束イオンビームを照射して掘削した図、及び図
３は二次イオンを検出することによって測定したＡｓの
プロファイルを示す図である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 (a) shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to (b), FIGS. 2 (c) (d) and FIG. Figure 1,
2A and 2B are explanatory views showing a sample thinning step for SIMS measurement according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a sectional view showing a sample structure, and FIG. 1B is from the silicon substrate side. FIG. 2C is a cross-sectional view showing the structure of the sample after mechanical polishing, FIG. 2C is a diagram in which the sample is irradiated with a focused ion beam, and FIG. 2D is a diagram in which the sample is excavated by irradiation with a focused ion beam. , And FIG. 3 are views showing As profiles measured by detecting secondary ions.
【００１１】図１（ａ）に示すように、試料は厚さ７０
０μｍのシリコン（Ｓｉ）基板（１）上に砒素（Ａｓ）
が１Ｅ２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ドーピングされているポ
リシリコン（２）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）
（３）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）（４）及びアルミニ
ウム（Ａｌ）（５）が１００ｎｍずつ堆積されているも
のである。ポリシリコン層（２）及びシリコン基板
（１）中のＡｓの深さ方向濃度分布をＳＩＭＳを用いて
分析する場合、Ａｌ層（５）側から測定を行うと、ＳＩ
ＭＳの一次イオンビーム照射に伴うＡｌ層（５）の荒れ
やＳｉＯ２層（３）から発生するＡｓと質量のほぼ等し
い（２９Ｓｉ３０Ｓｉ１６Ｏ）がスパッタリングで生じ
たクレーターの側壁から発生することにより、正確な深
さ方向分布を得ることは困難である。As shown in FIG. 1A, the sample has a thickness of 70.
Arsenic (As) on a silicon (Si) substrate (1) of 0 μm
Doped with 1E20 atoms / cm 3 of polysilicon (2), silicon dioxide (SiO 2 ).
(3), silicon nitride (SiN x ) (4), and aluminum (Al) (5) are deposited in 100 nm increments. When analyzing the concentration distribution of As in the depth direction in the polysilicon layer (2) and the silicon substrate (1) by using SIMS, if the measurement is performed from the Al layer (5) side, SI
Roughness of the Al layer (5) due to the irradiation of the primary ion beam of MS and As generated in the SiO 2 layer (3) and having almost the same mass ( 29 Si 30 Si 16 O) are generated from the side wall of the crater generated by sputtering. Therefore, it is difficult to obtain an accurate depth direction distribution.
【００１２】そこで、この実施例では、前記試料を図１
（ｂ）に示すようにシリコン基板（１）側から機械研磨
法によって約１０μｍに薄層化した後、前記試料のシリ
コン基板（１）側の端部１５×１５μｍ２の領域（６）
の側面（６´）に対して垂直に図２（ｃ）に示すよう
に、集束イオンビーム装置（７）を照射して掘削し、図
２（ｄ）に示すように領域（６）の試料の厚さを１μｍ
にする。このように加工した前記試料の領域（６）に対
し、ＳＩＭＳ装置を用いてＣｓ＋一次イオンビームを照
射し、スパッタリングによって発生する砒素（Ａｓ）二
次イオンを検出する。Therefore, in this embodiment, the sample is shown in FIG.
As shown in (b), after being thinned from the silicon substrate (1) side to about 10 μm by a mechanical polishing method, the end portion 15 × 15 μm 2 region (6) of the sample on the silicon substrate (1) side was formed.
2 (c) perpendicular to the side surface (6 ') of the sample, the focused ion beam device (7) is irradiated for excavation, and the sample of the region (6) is shown as shown in FIG. 2 (d). Thickness of 1 μm
To The region (6) of the sample thus processed is irradiated with a Cs + primary ion beam using a SIMS device, and arsenic (As) secondary ions generated by sputtering are detected.
【００１３】その検出結果を図３に示す。図３は、横軸
にポリシリコン／ＳｉＯ２界面からの深さ（μｍ）、縦
軸に濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を示したもので、二次
イオンを検出することによって測定したＡｓのプロファ
イルを示す図で、（１１）は、アルミニウム層側から測
定したＡｓの深さ方向濃度プロファイルであり、（１
２）は、本発明の第１の実施例によリ、シリコン基板側
の薄層化領域から測定したＡｓの深さ方向濃度プロファ
イルである。図３に示すように、このようにしてスパッ
タリングによって発生する砒素（Ａｓ）二次イオンを検
出することによって、従来のＡｌ層側から測定したＡｓ
のプロファイル（１１）に比べて、この実施例によれ
ば、表層の影響のない、正確なＡｓの深さ方向濃度分布
（１２）を得ることができた。The detection result is shown in FIG. FIG. 3 shows the depth (μm) from the polysilicon / SiO 2 interface on the horizontal axis and the concentration (atoms / cm 3 ) on the vertical axis, and the profile of As measured by detecting secondary ions. (11) is a concentration profile of As in the depth direction measured from the aluminum layer side.
2) is a concentration profile of As in the depth direction measured from the thinned region on the silicon substrate side according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the As measured from the conventional Al layer side by detecting the arsenic (As) secondary ions generated by the sputtering as described above.
According to this example, as compared with the profile (11) of No. 3, it was possible to obtain an accurate concentration distribution (12) of As in the depth direction, which was not influenced by the surface layer.
【００１４】［実施例２］次に、本発明による、第２の
実施例について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）、図５
（ｄ）（ｅ）は、本発明第２の実施例による測定箇所の
特定化を行うことのできるＳＩＭＳ測定用試料薄層化工
程を示す説明図で、図４（ａ）は本発明の第２の実施例
を示す試料の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面
図、（ｃ）はレーザービームを照射して、孔（２５ａ）
〜（２５ｄ）を作製した図、図５（ｄ）は集束イオンビ
ーム装置を用いて掘削した図、図５（ｅ）は掘削した試
料の掘削面を示す図、及び図６は二次イオンを検出する
ことによって測定したボロン（Ｂ）の深さ方向濃度プロ
ファイルを示す図である。[Second Embodiment] Next, a second embodiment according to the present invention will be described. 4 (a) to (c) and FIG.
(D) and (e) are explanatory views showing a sample thinning step for SIMS measurement capable of specifying a measurement location according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a sample showing the second embodiment, (b) is a sectional view taken along line XX of (a), (c) is a laser beam, and a hole (25a) is formed.
To (25d) are prepared, FIG. 5 (d) is a view obtained by excavating using a focused ion beam device, FIG. 5 (e) is a view showing an excavated surface of the excavated sample, and FIG. 6 is a diagram showing secondary ions. It is a figure which shows the concentration profile of the depth direction of the boron (B) measured by detecting.
【００１５】図４（ａ）に示すように、試料は、ｎ型シ
リコン基板（２１）上の３μｍ２領域にボロン（Ｂ）が
約１Ｅ１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ドーピングされた膜厚３
００ｎｍのポリシリコン（２２）があり、このポリシリ
コン（２２）の上層および周囲には、図４（ｂ）に示す
ように、ＳｉＯ２（２３）が成膜され、さらにその上層
にはボロン−リンガラス（ＢＰＳＧ）（２４）が成膜さ
れている５ｍｍ２のチップである。ＳＩＭＳを用いて、
ＢＰＳＧ（２４）側から測定を行うと、ＳＩＭＳの一次
イオンビーム照射に伴いクレーターの側壁からＢＰＳＧ
層（２４）中のＢ二次イオンが発生することにより、正
確な深さ方向分布を得ることは困難である。[0015] Figure 4 (a), the sample thickness boron 3 [mu] m 2 area on the n-type silicon substrate (21) (B) is from about 1E18 atoms / cm 3 doped 3
There is polysilicon (22) of 00 nm, and SiO 2 (23) is deposited on and above the polysilicon (22), as shown in FIG. It is a 5 mm 2 chip on which phosphorous glass (BPSG) (24) is formed. With SIMS,
When the measurement was performed from the BPSG (24) side, the BPSG was observed from the side wall of the crater as the SIMS primary ion beam was irradiated.
Due to the generation of B secondary ions in the layer (24), it is difficult to obtain an accurate depth direction distribution.
【００１６】そこで、この実施例では、試料のＢＰＳＧ
（２４）側からポリシリコン（２２）の各頂点（２２
ａ）〜（２２ｄ）から２μｍ離れた位置に、図４（ｃ）
に示すように、レーザービームを照射して、深さ約２μ
ｍ、直径約１μｍの孔（２５ａ）〜（２５ｄ）を作製
し、これを実施例１と同様に前記試料の表面を機械研磨
法を用いて厚さ１０μｍに研磨を行った。次いで、集束
イオンビーム装置を用いて図５（ｄ）に示すように、
（２２ａ）及び（２２ｂ）から５μｍ離れた箇所（Ａ−
Ａ線上）を掘削し、試料を切断した。その後に、実施例
１と同様に試料の切断面に垂直にポリシリコン（２２）
及び孔（２５ａ）〜（２５ｄ）に該当する部分を含む領
域が１μｍの厚さになるように集束イオンビーム装置を
用いて掘削する。Therefore, in this embodiment, the sample BPSG is used.
From the (24) side, each vertex (22) of the polysilicon (22)
4 (c) at a position 2 μm away from a) to (22d).
As shown in, the laser beam is irradiated and the depth is about 2μ.
m, and holes (25a) to (25d) having a diameter of about 1 μm were prepared, and the surface of the sample was polished to a thickness of 10 μm by the mechanical polishing method in the same manner as in Example 1. Then, using a focused ion beam device, as shown in FIG.
Locations (A- 5m away from (22a) and (22b)
(A line) was excavated and the sample was cut. After that, as in the case of Example 1, the polysilicon (22) is perpendicular to the cut surface of the sample.
And the area including the portions corresponding to the holes (25a) to (25d) is excavated by using the focused ion beam device so that the area has a thickness of 1 μm.
【００１７】このような方法で加工を行った前記試料の
掘削面は、図５（ｅ）に示すように、シリコン基板（２
１）側から見て、孔（２５ａ）〜（２５ｄ）が露出した
状態になっている。この孔（２５ａ）〜（２５ｄ）の位
置から、シリコン基板側からでも、正確なポリシリコン
（２２）の位置がわかる。この方法で、表面にポリシリ
コン（２２）の存在する領域に酸素一次イオンを照射
し、基板側からＳＩＭＳを用いてボロン（Ｂ）の深さ方
向分析を行った結果を図６に示す。The excavated surface of the sample processed by the above method is, as shown in FIG. 5 (e), a silicon substrate (2
When viewed from the 1) side, the holes (25a) to (25d) are exposed. From the positions of the holes (25a) to (25d), the accurate position of the polysilicon (22) can be known even from the silicon substrate side. FIG. 6 shows the result obtained by irradiating the area where the polysilicon (22) exists on the surface with oxygen primary ions by this method and analyzing the depth direction of boron (B) using SIMS from the substrate side.
【００１８】図６は、横軸にポリシリコン／ＳｉＯ２界
面からの深さ（μｍ）、縦軸に濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３）を示したもので、二次イオンを検出することによっ
て測定したＡｓのプロファイルを示す図で、（３１）
は、ＢＰＳＧ層側から測定した場合のボロン（Ｂ）の深
さ方向濃度プロファイルであり、（３２）は、本発明の
第２の実施例によるシリコン基板側の薄層化領域から測
定したボロン（Ｂ）の深さ方向濃度プロファイルであ
る。図６に示すように、ＢＰＳＧ側から測定した場合に
比べて、この第２の実施例によるシリコン基板側の薄層
化領域から測定した場合、正確なボロン（Ｂ）の深さ方
向濃度分布を測定することができた。In FIG. 6, the horizontal axis indicates the depth (μm) from the polysilicon / SiO 2 interface, and the vertical axis indicates the concentration (atoms / cm).
3 ) is a diagram showing a profile of As measured by detecting secondary ions.
Is a concentration profile of boron (B) in the depth direction when measured from the BPSG layer side, and (32) is boron (B) measured from the thinned region on the silicon substrate side according to the second embodiment of the present invention. It is a density profile of the depth direction of B). As shown in FIG. 6, as compared with the case of measuring from the BPSG side, the accurate concentration distribution of boron (B) in the depth direction when measured from the thinned region on the silicon substrate side according to the second embodiment is shown. I was able to measure.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄層化した試料の基板側からＳＩＭＳ測定を行うので、
基板内または基板上の分析領域上に一次イオン照射によ
る表面荒れを起こしやすい材料膜や分析を行いたい元素
もしくはそれとほぼ質量の等しい分子イオンを発生する
恐れのある材料膜が成膜されていても、それらの膜の影
響を受けずに、正確な深さ方向濃度分布を調べることが
可能であるという効果を奏するものである。As described above, according to the present invention,
Since SIMS measurement is performed from the substrate side of the thinned sample,
Even if a material film that easily causes surface roughness due to primary ion irradiation or a material film that may generate an element to be analyzed or a molecular ion with almost the same mass is formed in the substrate or on the analysis region on the substrate The effect is that an accurate concentration distribution in the depth direction can be investigated without being affected by those films.
【図１】 （ａ）（ｂ）は本発明第１の実施例によるＳ
ＩＭＳ測定用試料薄層化工程を示す説明図。1A and 1B are S according to a first embodiment of the present invention.
Explanatory drawing which shows the sample thinning process for IMS measurement.
【図２】 （ｃ）（ｄ）は本発明第１の実施例によるＳ
ＩＭＳ測定用試料薄層化工程で図１に続く工程を示す説
明図。2 (c) and (d) are S according to the first embodiment of the present invention.
Explanatory drawing which shows the process following FIG. 1 in the sample thinning process for IMS measurement.
【図３】 二次イオンを検出することによって測定した
Ａｓのプロファイルを示す図。FIG. 3 is a diagram showing a profile of As measured by detecting secondary ions.
【図４】 （ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明第２の実施例に
よるＳＩＭＳ測定用試料薄層化工程を示す説明図。4 (a), (b) and (c) are explanatory views showing a sample thinning step for SIMS measurement according to a second embodiment of the present invention.
【図５】 （ｄ）（ｅ）は本発明第２の実施例によるＳ
ＩＭＳ測定用試料薄層化工程で図４に続く工程を示す説
明図。5 (d) and (e) are S according to the second embodiment of the present invention.
Explanatory drawing which shows the process following FIG. 4 in the sample thinning process for IMS measurement.
【図６】 二次イオンを検出することによって測定した
ボロン（Ｂ）の深さ方向濃度プロファイルを示す図。FIG. 6 is a diagram showing a concentration profile of boron (B) in the depth direction, which is measured by detecting secondary ions.
１ シリコン基板 ２ Ａｓドープポリシリコン ３ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２） ４ 、窒化シリコン ５ アルミニウム ６ 薄層化領域（ＳＩＭＳ分析領域） ６´ 薄層化領域の側面 ７ 集束イオンビーム １１ アルミニウム層側から測定したＡｓの深さ方向濃
度プロファイル １２ 本発明の第１の実施例によリ、シリコン基板側の
薄層化領域から測定したＡｓの深さ方向濃度プロファイ
ル ２１ シリコン基板 ２２ ポリシリコン（３μｍ２パターン） ２２ａ〜２２ｄ ポリシリコンパターンの頂点 ２３ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２） ２４ ボロン−リンガラス（ＢＰＳＧ） ２５ａ〜２５ｄ レーザービーム照射による孔 ３１ ＢＰＳＧ層側から測定したボロン（Ｂ）の深さ方
向濃度プロファイル ３２ 本発明第２の実施例により、シリコン基板側の薄
層化領域から測定したボロン（Ｂ）の深さ方向濃度プロ
ファイル1 Silicon substrate 2 As-doped polysilicon 3 Silicon dioxide (SiO 2 ) 4, Silicon nitride 5 Aluminum 6 Thinned region (SIMS analysis region) 6 ′ Side surface of thinned region 7 Focused ion beam 11 Measured from aluminum layer side Concentration profile in depth direction of As 12 According to the first embodiment of the present invention, concentration profile in depth direction of As measured from the thinned region on the silicon substrate side 21 Silicon substrate 22 Polysilicon (3 μm 2 pattern) 22a vertex 23 silicon dioxide ~22d polysilicon pattern (SiO 2) 24 boron - phosphosilicate glass (BPSG) 25 a to 25 d laser beam irradiation by the hole 31 depth concentration profile 32 invention of boron measured from BPSG layer side (B) According to the second embodiment, the thin layer on the silicon substrate side Depth concentration profiles of boron (B) as measured from the area
Claims (3)
ームを照射することによって発生する二次イオンを質量
分析して前記試料の元素分析を行う二次イオン質量分析
方法において、前記所定箇所の上層もしくは表層に凹凸
や金属膜及び測定元素イオンと同等もしくは質量電荷比
の近接したイオンを発生させる恐れのある材料膜が存在
する場合、前記所定箇所の側面を集束イオンビーム法を
用いて掘削することによって前記所定箇所付近の試料厚
を薄くした後に前記一次イオンビームを前記所定箇所の
裏面に照射することを特徴とする二次イオン質量分析方
法。1. A secondary ion mass spectrometric method for performing elemental analysis of a secondary ion produced by irradiating a predetermined analysis site in a sample with a primary ion beam to perform elemental analysis of the sample. When there is unevenness or a metal film on the upper layer or the surface layer and a material film that may generate ions close to the measured element ions or close to the mass-to-charge ratio, excavate the side surface of the above-mentioned predetermined location using the focused ion beam method. The secondary ion mass spectrometric method characterized by irradiating the back surface of the predetermined location with the primary ion beam after thinning the sample thickness near the predetermined location.
できるように、前記所定箇所周辺をイオンビーム、レー
ザービーム等を用いて薄層化した前記試料厚以上の深さ
まで掘削することを特徴とする請求項１に記載の二次イ
オン質量分析方法。2. The method is characterized in that the periphery of the predetermined portion is excavated to a depth equal to or larger than the thickness of the sample thinned by using an ion beam, a laser beam or the like so that a predetermined analysis portion in the sample can be identified from the back surface. The secondary ion mass spectrometry method according to claim 1.
する方法が、前記所定箇所の側面に対し垂直に集束イオ
ンビームを照射して掘削することを特徴とする請求項１
または２に記載の二次イオン質量分析方法。3. The method for reducing the thickness of a sample at a predetermined analysis site in a sample is characterized by irradiating a focused ion beam perpendicularly to the side surface of the predetermined site for excavation.
Alternatively, the secondary ion mass spectrometry method according to the item 2.
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