JPH10160692A - Method and device for secondary ion mass analysis - Google Patents
Method and device for secondary ion mass analysisInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、２次イオン質量分
析（Secondary Ion Mass Spectroscopy,ＳＩＭＳ）装置
及び２次イオン質量分析法に関する。The present invention relates to a secondary ion mass spectroscopy (SIMS) apparatus and a secondary ion mass spectrometry.
【０００２】[0002]
【従来の技術】２次イオン質量分析法とは、Ｏ2 +イオン
やＣｓ+イオン等の１次イオンを試料表面に照射し、試
料から発生する２次イオンを質量分析することにより、
試料中に含まれる微量元素の深さ方向分布や面内分布を
定量的若しくは定性的に求める分析法である。即ち、試
料への１次イオンの照射により、試料中に含まれる微量
元素の２次イオン強度が得られる。そして、１次イオン
の照射によって試料は削られ、測定時間に対する２次イ
オン強度分布が得られる。一方、元素濃度の定量のため
に、定量的に元素濃度分布が既知の同じ材質の同じ微量
元素を含む標準試料を同じ条件の２次イオン質量分析法
にて測定し、標準試料における元素濃度分布と２次イオ
ン強度分布の関係を求める。これによって、分析すべき
試料から得られた２次イオン強度に基づき元素濃度を求
めることができる。即ち、２次イオン強度を元素濃度に
変換することができる。また、触針型表面粗さ計（タリ
ステップ）を用いて、２次イオン質量分析後の表面が削
られた試料の深さを測定し、測定時間を試料の深さに変
換する。これによって、元素濃度分布の試料深さ方向の
定量を行うことができる。2. Description of the Related Art Secondary ion mass spectrometry is a technique in which primary ions such as O 2 + ions and Cs + ions are irradiated on the surface of a sample, and the secondary ions generated from the sample are subjected to mass analysis.
This is an analysis method for quantitatively or qualitatively determining the depth direction distribution and in-plane distribution of trace elements contained in a sample. That is, by irradiating the sample with the primary ions, the secondary ion intensity of the trace element contained in the sample can be obtained. Then, the sample is cut by the irradiation of the primary ions, and a secondary ion intensity distribution with respect to the measurement time is obtained. On the other hand, in order to quantitatively determine the element concentration, a standard sample containing the same trace element of the same material with a quantitatively known element concentration distribution was measured by secondary ion mass spectrometry under the same conditions, and the element concentration distribution in the standard sample was measured. And the relation between the secondary ion intensity distribution and the secondary ion intensity distribution. Thereby, the element concentration can be obtained based on the secondary ion intensity obtained from the sample to be analyzed. That is, the secondary ion intensity can be converted into the element concentration. Further, the depth of the sample whose surface has been shaved after the secondary ion mass spectrometry is measured using a stylus type surface roughness meter (Taristep), and the measurement time is converted into the sample depth. As a result, the element concentration distribution in the sample depth direction can be determined.
【０００３】２次イオン質量分析法によれば、軽元素の
測定が可能であり、Ｈ（水素）からＵ（ウラン）までの
全元素の分析を行うことができる。更には、極微量元素
の分析（検出限界：１×１０13〜１×１０16原子／ｃｍ
3）が可能であり、実用的には１×１０19原子／ｃｍ3以
下の極微量不純物の試料深さ方向の濃度分布が得られる
手法である。それ故、特に半導体産業分野において多用
されており、シリコンウエハの表面汚染の調査、半導体
基板にイオン注入された不純物の深さ方向の濃度分布の
測定、半導体装置の配線や絶縁膜中の微量汚染物質の調
査等に用いられている。[0003] According to the secondary ion mass spectrometry, light elements can be measured, and all elements from H (hydrogen) to U (uranium) can be analyzed. Furthermore, analysis of trace elements (detection limit: 1 × 10 13 to 1 × 10 16 atoms / cm)
3 ) is possible, and in practice, it is a method of obtaining a concentration distribution in the sample depth direction of a trace amount of impurities of 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less. Therefore, it is widely used, especially in the semiconductor industry, for examining the surface contamination of silicon wafers, measuring the concentration distribution of impurities implanted into a semiconductor substrate in the depth direction, and trace contamination in wiring and insulating films of semiconductor devices. It is used for surveying substances.
【０００４】２次イオン質量分析装置は、この２次イオ
ン質量分析法で用いられる分析装置である。２次イオン
質量分析装置は、通常、１次イオン照射系、２次イオン
質量分析系、信号検出系及び処理系から構成されてい
る。１次イオン照射系は、励起用１次イオンの発生装
置、イオン種の純化（質量分離）装置、及び微細ビーム
を得るための収束・偏向装置等から構成されている。ま
た、２次イオン質量分析系は、１次イオン照射によって
試料から放出された２次イオンを質量分離するためのレ
ンズ系及び質量分析計等から構成されている。質量分析
計としては、二重収束型質量分析計、四重極型質量分析
計、飛行時間型（Time Of Flight）質量分析計等が用い
られている。尚、２次イオン質量分析装置は、現在、投
影型と走査型の２種類の装置に分類される。A secondary ion mass spectrometer is an analyzer used in the secondary ion mass spectrometry. The secondary ion mass spectrometer usually includes a primary ion irradiation system, a secondary ion mass spectrometry system, a signal detection system, and a processing system. The primary ion irradiation system includes a primary ion generator for excitation, an ion species purification (mass separation) device, and a converging / deflecting device for obtaining a fine beam. The secondary ion mass spectrometry system includes a lens system for mass-separating secondary ions emitted from a sample by primary ion irradiation, a mass spectrometer, and the like. As the mass spectrometer, a double focusing mass spectrometer, a quadrupole mass spectrometer, a time of flight mass spectrometer, and the like are used. Secondary ion mass spectrometers are currently classified into two types, a projection type and a scanning type.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】２次イオン質量分析に
伴う種々の効果、例えば、深さ分解能効果、初期表面効
果、ノックオン効果等や、測定条件の設定、測定時のト
ラブル、定量時の測定者の過誤等に起因して、２次イオ
ン質量分析装置によって得られた測定結果に異常が生じ
る場合がある。そのため、定量的あるいは定性的に精度
の高い測定結果を得るためには、測定結果を慎重に検討
する必要がある。しかしながら、従来の２次イオン質量
分析装置においては、単に、試料中の元素の深さ方向の
濃度分布が得られるだけであり、測定結果の検討を行う
ことができない。即ち、２次イオン質量分析法によって
測定された元素の濃度分布結果の妥当性を２次イオン質
量分析装置内で検証することができない。それ故、２次
イオン質量分析を行う測定者の熟練度に依存して、測定
結果の定量的あるいは定性的な精度が決定され、所望の
定量的あるいは定性的な精度が得られない場合がある。
即ち、得られた元素の濃度分布が真の濃度分布を示して
いるか否かは、測定者の判断に依るところが大きい。Various effects associated with secondary ion mass spectrometry, such as depth resolution effect, initial surface effect, knock-on effect, etc., setting of measurement conditions, trouble during measurement, measurement during quantification In some cases, the measurement results obtained by the secondary ion mass spectrometer may be abnormal due to an error or the like by the user. Therefore, in order to obtain a highly accurate measurement result quantitatively or qualitatively, it is necessary to carefully examine the measurement result. However, in the conventional secondary ion mass spectrometer, only the concentration distribution in the depth direction of the element in the sample can be obtained, and the measurement result cannot be examined. That is, the validity of the element concentration distribution results measured by the secondary ion mass spectrometry cannot be verified in the secondary ion mass spectrometer. Therefore, the quantitative or qualitative accuracy of the measurement result is determined depending on the skill of the person performing the secondary ion mass spectrometry, and the desired quantitative or qualitative accuracy may not be obtained. .
That is, whether or not the obtained concentration distribution of the element shows a true concentration distribution largely depends on the judgment of the measurer.
【０００６】従って、本発明の目的は、２次イオン質量
分析法によって得られた元素の濃度分布結果の妥当性を
２次イオン質量分析装置内で検証することを可能とする
２次イオン質量分析装置及び２次イオン質量分析法を提
供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a secondary ion mass spectrometer capable of verifying the validity of an element concentration distribution result obtained by a secondary ion mass spectrometry in a secondary ion mass spectrometer. An apparatus and a secondary ion mass spectrometer are provided.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】２次イオン質量分析法に
基づき試料中の元素の濃度分布測定を行うための本発明
の２次イオン質量分析装置の基本的な構成は、従来の２
次イオン質量分析装置と同様とすることができる。即
ち、本発明の２次イオン質量分析装置は、１次イオン照
射系、２次イオン質量分析系、ファラデーカップ及び２
次電子倍増管から構成された信号検出系、並びに、処理
系から構成されている。１次イオン照射系は、励起用１
次イオンの発生装置、イオン種の純化（質量分離）装
置、及び微細ビームを得るための収束・偏向装置等から
構成されている。また、２次イオン質量分析系は、１次
イオン照射によって試料から放出される２次イオンを質
量分離するためのレンズ系、及び質量分析計等から構成
されている。質量分析計として、二重収束型質量分析
計、四重極型質量分析計、飛行時間型（Time Of Fligh
t）質量分析計等を用いることができる。本発明の２次
イオン質量分析装置は、投影型と走査型の２種類の装置
を包含する。The basic configuration of a secondary ion mass spectrometer according to the present invention for measuring the concentration distribution of elements in a sample based on secondary ion mass spectrometry is the same as that of a conventional secondary ion mass spectrometer.
It can be the same as the secondary ion mass spectrometer. That is, the secondary ion mass spectrometer of the present invention comprises a primary ion irradiation system, a secondary ion mass spectrometer, a Faraday cup,
It comprises a signal detection system composed of a secondary electron multiplier and a processing system. The primary ion irradiation system is
It comprises a secondary ion generator, an ion species purification (mass separation) device, and a converging / deflecting device for obtaining a fine beam. The secondary ion mass spectrometry system includes a lens system for mass-separating secondary ions emitted from the sample by primary ion irradiation, a mass spectrometer, and the like. As a mass spectrometer, a double focusing mass spectrometer, a quadrupole mass spectrometer, a time-of-flight type (Time Of Fligh
t) A mass spectrometer or the like can be used. The secondary ion mass spectrometer of the present invention includes two types of devices, a projection type and a scanning type.
【０００８】本発明の２次イオン質量分析装置の処理系
（例えば、小型コンピュータあるいはパーソナルコンピ
ュータ、ワークステーション等から主に構成されてい
る）により、従来の２次イオン質量分析装置における処
理系と同様に、２次イオン質量分析結果である２次イオ
ン強度を元素濃度に変換することができ、試料中の元素
濃度を求めることができる。また、触針型表面粗さ計
（タリステップ）を用いて、２次イオン質量分析後の表
面が削られた試料の深さを測定し、深さの測定結果を処
理系に入力することによって、測定時間を試料深さに変
換する。これによって、試料深さ方向の元素濃度分布を
求めることができる。また、処理系には、測定された２
次イオン強度や２次イオン強度分布、求められた元素濃
度や元素濃度分布、２次イオン質量分析条件、標準試料
の２次イオン強度測定結果に基づき元素濃度を求めるた
めの変換テーブルあるいは変換式等を記憶する記憶手段
が備えられている。[0008] The processing system of the secondary ion mass spectrometer of the present invention (for example, mainly composed of a small computer or a personal computer, a workstation, etc.) has the same function as the processing system of the conventional secondary ion mass spectrometer. In addition, the secondary ion intensity, which is the result of the secondary ion mass spectrometry, can be converted into the element concentration, and the element concentration in the sample can be obtained. In addition, by using a stylus-type surface roughness meter (Taristep), the depth of the sample whose surface has been shaved after secondary ion mass spectrometry is measured, and the depth measurement result is input to a processing system. Convert the measurement time to the sample depth. Thus, the element concentration distribution in the sample depth direction can be obtained. In addition, the measured 2
Secondary ion intensity and secondary ion intensity distribution, calculated element concentration and element concentration distribution, secondary ion mass spectrometry conditions, conversion table or conversion formula for obtaining element concentration based on secondary ion intensity measurement result of standard sample, etc. Is provided.
【０００９】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係る２次イオン質量分析装置は、測定された２
次イオン質量分析結果から試料中の元素濃度分布を計算
し、そして、求められた元素濃度分布から試料中の元素
の量を計算する計算手段を備えていることを特徴とす
る。係る計算手段は、例えば処理系によって具現化する
ことができる。即ち、計算手段を、処理系を構成する小
型コンピュータあるいはパーソナルコンピュータ、ワー
クステーションとすることができる。The first object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The secondary ion mass spectrometer according to the aspect of
It is characterized by comprising a calculating means for calculating the element concentration distribution in the sample from the results of the secondary ion mass spectrometry and calculating the amount of the element in the sample from the obtained element concentration distribution. Such calculation means can be embodied, for example, by a processing system. That is, the calculation means can be a small computer, a personal computer, or a workstation constituting the processing system.
【００１０】本発明の第１の態様に係る２次イオン質量
分析装置の好ましい１形態によれば、求められた元素濃
度分布に対して試料の深さ方向の範囲を指定する指定手
段を更に備え、計算手段は、試料の深さ方向の指定範囲
における元素の量を計算する。指定手段としては、例え
ばキーボード、あるいは、求められた元素濃度分布を表
示する表示装置（例えばＣＲＴ）上で動作するポインテ
ィング・デバイス（例えばマウス）等の入力装置を例示
することができる。According to a preferred embodiment of the secondary ion mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, the secondary ion mass spectrometer further comprises a designating means for designating a range in the depth direction of the sample with respect to the obtained element concentration distribution. The calculation means calculates the amount of the element in a specified range in the depth direction of the sample. Examples of the designation means include an input device such as a keyboard or a pointing device (for example, a mouse) that operates on a display device (for example, a CRT) that displays the obtained element concentration distribution.
【００１１】あるいは又、本発明の第１の態様に係る２
次イオン質量分析装置の好ましい１形態によれば、求め
られた元素濃度分布に対してノイズの切り捨てを指示す
る指示手段を更に備え、計算手段は、ノイズの切り捨て
られた元素濃度分布に基づき元素の量を計算する。指示
手段としても、例えばキーボード、あるいは、表示装置
（例えばＣＲＴ）上で動作するポインティング・デバイ
ス（例えばマウス）等の入力装置を例示することができ
る。Alternatively, the second embodiment according to the first aspect of the present invention.
According to a preferred embodiment of the secondary ion mass spectrometer, the apparatus further comprises instruction means for instructing the obtained element concentration distribution to cut off noise, wherein the calculating means calculates the element concentration based on the noise cut off element concentration distribution. Calculate the amount. Examples of the instruction means include an input device such as a keyboard or a pointing device (for example, a mouse) that operates on a display device (for example, a CRT).
【００１２】更には、本発明の第１の態様に係る２次イ
オン質量分析装置の好ましい１形態によれば、求められ
た元素濃度分布に対して試料の深さ方向の範囲を指定す
る指定手段と、求められた元素濃度分布に対してノイズ
の切り捨てを指示する指示手段とを更に備え、計算手段
は、ノイズの切り捨てられた元素濃度分布に基づき試料
の深さ方向の指定範囲における元素の量を計算する。Further, according to a preferred embodiment of the secondary ion mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, a designating means for designating a range in the depth direction of the sample with respect to the obtained element concentration distribution. And an instruction means for instructing the determined element concentration distribution to cut off noise, wherein the calculating means calculates the amount of the element in a designated range in the depth direction of the sample based on the element concentration distribution with the noise cut off. Is calculated.
【００１３】本発明の第１の態様に係る２次イオン質量
分析装置においては、求められた元素濃度分布から試料
中の元素の量を計算するので、予め試料中に含まれる元
素の量が明らかな場合、あるいは推定や予測、予想がで
きる場合、計算された元素の量との比較により、求めら
れた元素の濃度分布の定量的な精度の確認が可能とな
る。In the secondary ion mass spectrometer according to the first aspect of the present invention, the amount of the element in the sample is calculated from the obtained element concentration distribution. In such a case, or when estimation, prediction, or prediction can be made, it is possible to confirm the quantitative accuracy of the obtained element concentration distribution by comparing with the calculated element amount.
【００１４】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係る２次イオン質量分析装置は、（イ）濃度分
布を測定すべき元素に関する参照濃度分布を記憶した記
憶手段、及び、（ロ）測定された２次イオン質量分析結
果から試料中の元素濃度分布を計算し、そして、求めら
れた元素濃度分布と記憶された参照濃度分布とを比較す
る計算・比較手段を備えていることを特徴とする。係る
計算・比較手段は、例えば処理系によって具現化するこ
とができる。即ち、計算・比較手段は、処理系を構成す
る小型コンピュータあるいはパーソナルコンピュータ、
ワークステーション、並びに、例えば、キーボード、あ
るいは、求められた元素濃度分布を表示する表示装置
（例えばＣＲＴ）上で動作するポインティング・デバイ
ス（例えばマウス）等の入力装置とすることができる。The second object of the present invention to achieve the above object.
The secondary ion mass spectrometer according to the aspect of the present invention comprises: (a) storage means for storing a reference concentration distribution relating to an element whose concentration distribution is to be measured; and (b) a secondary ion mass spectrometer in the sample based on the measured secondary ion mass analysis result. It is characterized in that it comprises a calculating / comparing means for calculating the element concentration distribution and comparing the obtained element concentration distribution with the stored reference concentration distribution. Such calculation and comparison means can be embodied by, for example, a processing system. That is, the calculation / comparison means is a small computer or a personal computer constituting the processing system,
The input device may be a workstation and, for example, a keyboard or a pointing device (for example, a mouse) that operates on a display device (for example, a CRT) that displays the obtained element concentration distribution.
【００１５】求められた元素濃度分布と記憶された参照
濃度分布との比較は、求められた元素濃度分布の一部
（例えば元素濃度分布のピーク）が参照濃度分布の一部
（例えば参照濃度分布のピーク）と重なるように入力装
置を操作することによって、求められた元素濃度分布あ
るいは参照濃度分布をＣＲＴ上で移動させることで行う
ことができる。あるいは又、求められた元素濃度分布若
しくは参照濃度分布を、濃度分布グラフの深さ軸方向及
び／又は濃度軸方向にＣＲＴ上で移動させることで行う
ことができる。尚、必要に応じて、求められた元素濃度
分布あるいは参照濃度分布の深さ軸方向及び／又は濃度
軸方向を伸縮させた後、求められた元素濃度分布の一部
が参照濃度分布の一部と重なるように、求められた元素
濃度分布あるいは参照濃度分布をＣＲＴ上で移動させて
もよい。求められた元素濃度分布あるいは参照濃度分布
のＣＲＴ上での移動、あるいは、求められた元素濃度分
布あるいは参照濃度分布の深さ軸方向及び／又は濃度軸
方向の伸縮は、処理系を構成する小型コンピュータある
いはパーソナルコンピュータ、ワークステーションを用
いて公知の方法で行うことができる。The comparison between the determined element concentration distribution and the stored reference concentration distribution is such that a part of the determined element concentration distribution (for example, the peak of the element concentration distribution) is part of the reference concentration distribution (for example, the reference concentration distribution). By operating the input device so as to overlap with the peak of the above, the obtained element concentration distribution or reference concentration distribution can be moved on the CRT. Alternatively, it can be performed by moving the obtained element concentration distribution or reference concentration distribution on the CRT in the depth axis direction and / or the concentration axis direction of the concentration distribution graph. If necessary, after expanding or contracting the obtained element concentration distribution or the reference concentration distribution in the depth axis direction and / or the concentration axis direction, a part of the obtained element concentration distribution becomes a part of the reference concentration distribution. The obtained element concentration distribution or reference concentration distribution may be moved on the CRT so as to overlap. The movement of the determined element concentration distribution or the reference concentration distribution on the CRT, or the expansion and contraction of the determined element concentration distribution or the reference concentration distribution in the depth axis direction and / or the concentration axis direction can be performed by a small-sized processing system. It can be performed by a known method using a computer, a personal computer, or a workstation.
【００１６】あるいは又、求められた元素濃度分布と記
憶された参照濃度分布との比較は、求められた元素濃度
分布と参照濃度分布の自乗誤差の計算を行い、得られた
自乗誤差の大きさを判断することによって行うことがで
きる。この場合、例えば、求められた元素濃度分布の一
部（例えば元素濃度分布のピーク）が参照濃度分布の一
部（例えば参照濃度分布のピーク）と重なるような入力
装置の操作、その他、上述の各種の操作を行ってもよ
い。あるいは又、自乗誤差の計算を行うべき求められた
元素濃度分布の範囲を指定してもよい。Alternatively, the calculated element concentration distribution is compared with the stored reference concentration distribution by calculating the square error of the obtained element concentration distribution and the reference concentration distribution, and calculating the magnitude of the obtained square error. Can be performed by judging. In this case, for example, the operation of the input device such that a part of the obtained element concentration distribution (eg, the peak of the element concentration distribution) overlaps a part of the reference concentration distribution (eg, the peak of the reference concentration distribution), Various operations may be performed. Alternatively, the range of the calculated element concentration distribution in which the square error should be calculated may be specified.
【００１７】本発明の第２の態様に係る２次イオン質量
分析装置においては、参照濃度分布は、過去に２次イオ
ン質量分析法にて求められた元素濃度分布とすることが
できる。あるいは又、参照濃度分布は、２次イオン質量
分析法以外の分析法（他の分析法）にて求められた元素
濃度分布とすることができる。この場合、他の分析法と
して、スプレッディング・レジスタンス分析法（ＳＲＡ
法）、あるいは、ディファレンシャル・ホール・イフェ
クト（ＤＨＥ）分析法を例示することができる。これら
の参照濃度分布は、実際に求めてもよいし、文献や論
文、書籍から得ることもできる。あるいは又、参照濃度
分布は、シミュレーションにて求められた元素濃度分布
とすることができる。例えば、イオン注入法によるシリ
コン半導体基板への不純物の注入によって得られる不純
物の深さ方向の分布（元素濃度分布）は、公知のシミュ
レーションにて求めることができる。In the secondary ion mass spectrometer according to the second aspect of the present invention, the reference concentration distribution can be an element concentration distribution obtained in the past by secondary ion mass spectrometry. Alternatively, the reference concentration distribution can be an element concentration distribution determined by an analysis method (other analysis method) other than the secondary ion mass spectrometry. In this case, another analysis method is a spreading resistance analysis method (SRA).
Method) or a differential hall effect (DHE) analysis method. These reference concentration distributions may be actually obtained, or may be obtained from literatures, papers, and books. Alternatively, the reference concentration distribution can be an element concentration distribution obtained by a simulation. For example, the distribution in the depth direction (element concentration distribution) of an impurity obtained by implanting an impurity into a silicon semiconductor substrate by an ion implantation method can be obtained by a known simulation.
【００１８】本発明の第２の態様に係る２次イオン質量
分析装置においては、計算・比較手段によって、求めら
れた元素濃度分布と記憶された参照濃度分布とを比較す
ることにより、求められた元素濃度分布の形状の定量的
あるいは定性的な精度の確認を容易に行うことができ
る。In the secondary ion mass spectrometer according to the second aspect of the present invention, the secondary ion mass spectrometer is obtained by comparing the obtained elemental concentration distribution with the stored reference concentration distribution by calculation / comparison means. It is possible to easily confirm quantitative or qualitative accuracy of the shape of the element concentration distribution.
【００１９】上記の目的を達成するための本発明の第３
の態様に係る２次イオン質量分析装置は、（イ）濃度分
布を測定すべき元素に関する参照濃度分布を記憶した記
憶手段、及び、（ロ）測定された２次イオン質量分析結
果から試料中の元素濃度分布を計算し、そして、求めら
れた元素濃度分布から試料中の元素の量を計算し、更
に、求められた試料中の元素濃度分布と記憶された参照
濃度分布とを比較する計算・比較手段を備えていること
を特徴とする。尚、本発明の第３の態様に係る２次イオ
ン質量分析装置は、本発明の第１及び／又は第２の態様
に係る２次イオン質量分析装置における各種の形態を包
含させることができる。The third object of the present invention for achieving the above object is as follows.
The secondary ion mass spectrometer according to the aspect of the present invention comprises: (a) storage means for storing a reference concentration distribution relating to an element whose concentration distribution is to be measured; and (b) a secondary ion mass spectrometer in the sample based on the measured secondary ion mass analysis result. Calculate the element concentration distribution, calculate the amount of the element in the sample from the obtained element concentration distribution, and further compare the obtained element concentration distribution in the sample with the stored reference concentration distribution. It is characterized by having comparison means. Note that the secondary ion mass spectrometer according to the third aspect of the present invention can include various forms of the secondary ion mass spectrometer according to the first and / or second aspects of the present invention.
【００２０】尚、本発明の第１〜第３の態様に係る２次
イオン質量分析装置においては、測定された２次イオン
質量分析結果から元素濃度分布や元素の量を計算する
際、計算手段によって元素濃度分布の平滑化処理を行っ
てもよい。In the secondary ion mass spectrometer according to the first to third aspects of the present invention, when calculating the element concentration distribution and the amount of the element from the measured secondary ion mass spectrometry, the calculating means is used. May be performed to smooth the element concentration distribution.
【００２１】上記の目的を達成するための試料中の元素
の濃度分布を求める本発明の第１の態様に係る２次イオ
ン質量分析法は、測定された２次イオン質量分析結果か
ら試料中の元素濃度分布を計算し、そして、求められた
元素濃度分布から試料中の元素の量を計算することを特
徴とする。本発明の第１の態様に係る２次イオン質量分
析法においては、求められた元素濃度分布に対して試料
の深さ方向の範囲を指定し、試料の深さ方向の指定範囲
における元素の量を計算する形態を含めることができる
し、求められた元素濃度分布に対してノイズを切り捨
て、ノイズの切り捨てられた元素濃度分布に基づき元素
の量を計算する形態を含めることができる。更には、求
められた元素濃度分布に対して試料の深さ方向の範囲を
指定し、更に、求められた元素濃度分布に対してノイズ
を切り捨て、ノイズの切り捨てられた元素濃度分布に基
づき試料の深さ方向の指定範囲における元素の量を計算
する形態を含めることができる。The secondary ion mass spectrometry according to the first embodiment of the present invention for determining the concentration distribution of the elements in the sample for achieving the above object is based on the measured secondary ion mass analysis results. The method is characterized in that the element concentration distribution is calculated, and the amount of the element in the sample is calculated from the obtained element concentration distribution. In the secondary ion mass spectrometry according to the first aspect of the present invention, a range in the depth direction of the sample is specified for the determined element concentration distribution, and the amount of the element in the specified range in the depth direction of the sample is specified. May be included, or a form in which noise is cut off from the obtained element concentration distribution and the amount of the element is calculated based on the element concentration distribution in which the noise is cut off may be included. Furthermore, a range in the depth direction of the sample is designated for the obtained element concentration distribution, and noise is cut off for the obtained element concentration distribution, and the sample is determined based on the element concentration distribution from which the noise has been cut off. A mode for calculating the amount of an element in a specified range in the depth direction can be included.
【００２２】上記の目的を達成するための試料中の元素
の濃度分布を求める本発明の第２の態様に係る２次イオ
ン質量分析法は、測定された２次イオン質量分析結果か
ら試料中の元素濃度分布を計算し、そして、求められた
元素濃度分布と、濃度分布を測定すべき元素に関する参
照濃度分布とを比較する。この場合、参照濃度分布は、
過去に２次イオン質量分析法にて求められた元素濃度分
布、２次イオン質量分析法以外の分析法にて求められた
元素濃度分布、シミュレーションにて求められた元素濃
度分布の内の少なくとも１つとすることが好ましい。The secondary ion mass spectrometry according to the second aspect of the present invention for determining the concentration distribution of the elements in the sample for achieving the above object is based on the measured secondary ion mass spectrometry results. The element concentration distribution is calculated, and the obtained element concentration distribution is compared with the reference concentration distribution for the element whose concentration distribution is to be measured. In this case, the reference concentration distribution is
At least one of the element concentration distribution obtained in the past by the secondary ion mass spectrometry, the element concentration distribution obtained by the analysis method other than the secondary ion mass spectrometry, and the element concentration distribution obtained by the simulation It is preferable to use one.
【００２３】上記の目的を達成するための試料中の元素
の濃度分布を求める本発明の第３の態様に係る２次イオ
ン質量分析法は、（イ）測定された２次イオン質量分析
結果から試料中の元素濃度分布を計算し、そして、求め
られた元素濃度分布から試料中の元素の量を計算し、併
せて、（ロ）求められた元素濃度分布と、濃度分布を測
定すべき元素に関する参照濃度分布とを比較することを
特徴とする。本発明の第３の態様に係る２次イオン質量
分析法においては、本発明の第１及び／又は第２の態様
に係る２次イオン質量分析法の各種の形態を含めること
ができる。The secondary ion mass spectrometry according to the third aspect of the present invention for determining the concentration distribution of the elements in the sample for achieving the above object can be achieved by (a) using the measured secondary ion mass spectrometry results. The element concentration distribution in the sample is calculated, and the amount of the element in the sample is calculated from the obtained element concentration distribution, and (b) the obtained element concentration distribution and the element whose concentration distribution is to be measured. And a reference density distribution. The secondary ion mass spectrometry according to the third aspect of the present invention can include various forms of the secondary ion mass spectrometry according to the first and / or second aspects of the present invention.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings based on embodiments of the invention (hereinafter abbreviated as embodiments).
【００２５】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係る２次イオン質量分析装置に関する。
実施の形態１の２次イオン質量分析装置の概念図を図１
に示す。この２次イオン質量分析装置１０は、２次イオ
ン質量分析法に基づき、試料中の所望の元素の２次イオ
ン質量分析を行うための２次イオン質量分析部と処理系
２０から構成されている。２次イオン質量分析部は、先
に説明したように、１次イオン照射系１１、２次イオン
質量分析系１２及び信号検出系１３から構成されてい
る。また、２次イオン質量分析装置１０とは別に、２次
イオン質量分析後の試料の測定部位の深さを測定するた
めの触針型表面粗さ計（タリステップ）３０が備えられ
ている。(Embodiment 1) Embodiment 1 relates to a secondary ion mass spectrometer according to the first aspect of the present invention.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a secondary ion mass spectrometer according to the first embodiment.
Shown in The secondary ion mass spectrometer 10 includes a secondary ion mass spectrometer and a processing system 20 for performing secondary ion mass spectrometry of a desired element in a sample based on secondary ion mass spectrometry. . As described above, the secondary ion mass spectrometer includes the primary ion irradiation system 11, the secondary ion mass spectrometry system 12, and the signal detection system 13. In addition to the secondary ion mass spectrometer 10, a stylus type surface roughness meter (Taristep) 30 for measuring the depth of the measurement site of the sample after the secondary ion mass analysis is provided.
【００２６】２次イオン質量分析部によって測定された
所望の元素の２次イオン質量分析結果（２次イオン強
度）から所望の元素の濃度分布を求めるための計算手段
（濃度分布計算手段）２１、及び求められた元素濃度分
布から試料中の元素の量を計算する計算手段２２、求め
られた所望の元素の量や所望の元素の濃度分布を表示す
るＣＲＴから成る表示装置２３、並びに、キーボードあ
るいは表示装置２３上で動作するポインティング・デバ
イスから成る入力装置２４は、小型コンピュータあるい
はパーソナルコンピュータ、ワークステーション等から
構成された処理系２０によって具現化されている。処理
系２０には、更に、測定された２次イオン強度や２次イ
オン強度分布、求められた元素濃度や元素濃度分布、２
次イオン質量分析条件、標準試料の２次イオン強度測定
結果に基づき元素濃度を求めるための変換テーブルある
いは変換式等から構成されたデータベースを記憶する記
憶手段（例えば、ハードディスク）２５が備えられてい
る。Calculating means (concentration distribution calculating means) 21 for obtaining the concentration distribution of the desired element from the secondary ion mass analysis result (secondary ion intensity) of the desired element measured by the secondary ion mass spectrometer; Calculating means 22 for calculating the amount of the element in the sample from the obtained element concentration distribution, a display device 23 comprising a CRT for displaying the obtained desired element amount and the desired element concentration distribution, and a keyboard or The input device 24 including a pointing device operating on the display device 23 is embodied by the processing system 20 including a small computer, a personal computer, a workstation, and the like. The processing system 20 further includes the measured secondary ion intensity and secondary ion intensity distribution, the calculated element concentration and element concentration distribution,
A storage means (for example, a hard disk) 25 is provided for storing a database composed of a conversion table or a conversion formula for obtaining element concentrations based on secondary ion mass spectrometry conditions and secondary ion intensity measurement results of a standard sample. .
【００２７】実施の形態１の２次イオン質量分析装置に
おいては、測定された２次イオン質量分析結果（２次イ
オン強度）に基づき試料中の元素濃度分布を濃度分布計
算手段２１で計算し、その結果を表示装置２３に表示す
る。そして、求められた元素濃度分布から試料中の元素
の量を、処理系２０によって具現化される計算手段２２
にて計算する。具体的には、計算手段２２によって、係
る元素濃度分布を積分することにより、試料中の元素の
量を計算し、結果を表示装置２３に表示する。In the secondary ion mass spectrometer of the first embodiment, the element concentration distribution in the sample is calculated by the concentration distribution calculating means 21 based on the measured secondary ion mass analysis result (secondary ion intensity). The result is displayed on the display device 23. Then, from the obtained element concentration distribution, the amount of the element in the sample is calculated by a calculating means 22 implemented by the processing system 20.
Is calculated. Specifically, the amount of the element in the sample is calculated by integrating the element concentration distribution by the calculating means 22, and the result is displayed on the display device 23.
【００２８】２次イオン質量分析における初期表面効果
の影響や測定ノイズの影響を極力少なくすることを目的
として、濃度分布の積分を行う前に、求められた元素濃
度分布に対して試料の深さ方向の範囲を指定する指定手
段である入力装置２４によって、積分すべき領域を指定
してもよい。即ち、表示装置２３に表示された元素濃度
分布のグラフに基づき、測定者は入力装置２４を用いて
積分すべき領域を指定する。計算手段２２は、この指定
された試料の深さ方向の範囲内において濃度分布の積分
を行い、元素の量を計算し、結果を表示装置２３に表示
する。In order to minimize the influence of the initial surface effect and the influence of measurement noise in secondary ion mass spectrometry, the depth of the sample is determined before the integration of the concentration distribution with respect to the determined element concentration distribution. The region to be integrated may be specified by the input device 24, which is a specifying means for specifying the range of the direction. That is, based on the graph of the element concentration distribution displayed on the display device 23, the measurer uses the input device 24 to specify a region to be integrated. The calculation means 22 integrates the concentration distribution within the designated range in the depth direction of the sample, calculates the amount of the element, and displays the result on the display device 23.
【００２９】あるいは又、２次イオン質量分析における
測定ノイズの影響を極力少なくすることを目的として、
濃度分布の積分を行う前に、指示手段である入力装置２
４によって、求められた元素濃度分布に対してノイズの
切り捨てを指示してもよい。計算手段２２は、ノイズの
切り捨てられた元素濃度分布に基づき濃度分布の積分を
行い、元素の量を計算し、結果を表示装置２３に表示す
る。Alternatively, in order to minimize the influence of measurement noise in secondary ion mass spectrometry,
Before performing the integration of the concentration distribution, the input device 2 serving as the instruction means
4 may be instructed to cut off noise in the obtained element concentration distribution. The calculation means 22 integrates the concentration distribution based on the element concentration distribution from which the noise has been cut off, calculates the amount of the element, and displays the result on the display device 23.
【００３０】尚、これらを併せて、即ち、求められた元
素濃度分布に対して試料の深さ方向の範囲を指定手段に
よって指定し、求められた元素濃度分布に対してノイズ
の切り捨てを指示手段によって指示し、ノイズの切り捨
てられた元素濃度分布に基づき試料の深さ方向の指定範
囲における元素の量を計算手段によって計算することも
できる。In addition, these are combined, that is, the range in the depth direction of the sample is designated by the designating means with respect to the obtained element concentration distribution, and the truncation of noise is designated with respect to the obtained element concentration distribution. The amount of the element in the specified range in the depth direction of the sample can be calculated by the calculating means based on the element concentration distribution in which the noise is truncated.
【００３１】以上の操作の流れを、図２のフローチャー
トに示す。The flow of the above operation is shown in the flowchart of FIG.
【００３２】試料作製条件から、予め試料中に含まれる
元素の量が明らかな場合、あるいは推定や予測、予想が
できる場合、計算された元素の量との比較により、求め
られた元素の濃度分布の定量的な精度の確認が可能とな
る。例えば、試料をシリコン半導体基板とし、シリコン
半導体基板に対してイオン注入装置により以下の表１に
示す条件でイオン注入を行った場合、ほぼ全てのボロン
イオンがシリコン半導体基板中に注入されるため、試料
中のボロン元素の量は５×１０13原子／ｃｍ3と推定さ
れる。係る試料に対して２次イオン質量分析を行い、最
終的に計算されたボロンの量が５×１０13原子／ｃｍ3
から大きく逸脱した場合、２次イオン質量分析における
定量性に問題があると判断することができる。尚、こう
して得られた各種のデータや測定条件は、記憶手段２５
内に記憶しておくことが、後の２次イオン質量分析のた
めに好ましい。When the amount of the element contained in the sample is known in advance from the sample preparation conditions, or when the amount can be estimated, predicted, or predicted, the concentration distribution of the element determined by comparison with the calculated amount of the element is obtained. Can be confirmed quantitatively. For example, when a sample is a silicon semiconductor substrate and the silicon semiconductor substrate is ion-implanted by an ion implantation apparatus under the conditions shown in Table 1 below, almost all boron ions are implanted into the silicon semiconductor substrate. The amount of boron element in the sample is estimated to be 5 × 10 13 atoms / cm 3 . Secondary ion mass spectrometry was performed on the sample, and the finally calculated amount of boron was 5 × 10 13 atoms / cm 3.
If there is a large deviation from the above, it can be determined that there is a problem in the quantification in secondary ion mass spectrometry. The various data and measurement conditions thus obtained are stored in the storage unit 25.
Is preferably stored for subsequent secondary ion mass spectrometry.
【００３３】[0033]
【表１】イオン注入条件 イオン種：ボロン 加速電圧：３０ｋｅＶ ドーズ量：５×１０13原子／ｃｍ2 [Table 1] Ion implantation conditions Ion species: boron Accelerating voltage: 30 keV Dose: 5 × 10 13 atoms / cm 2
【００３４】（実施の形態２）実施の形態２は、本発明
の第２の態様に係る２次イオン質量分析装置に関する。
図３に概念図を示す実施の形態２の２次イオン質量分析
装置１０の構成は、実質的には実施の形態１にて説明し
た２次イオン質量分析装置と同じである。実施の形態２
の２次イオン質量分析装置が実施の形態１と相違する点
は、濃度分布を測定すべき元素に関する参照濃度分布が
処理系２０に備えられた記憶手段２５に記憶されている
点、及び、処理系２０で具現化される計算・比較手段を
備えている点にある。尚、参照濃度分布としては、過去
に２次イオン質量分析法にて求められた元素濃度分布、
２次イオン質量分析法以外の分析法［例えば、スプレッ
ディング・レジスタンス分析法（Ｓpreading Ｒesistan
ce Ａnalysis 法）、あるいは、ディファレンシャル・
ホール・イフェクト（Ｄifferential Ｈall Ｅffect）
分析法］にて求められた元素濃度分布、シミュレーショ
ンにて求められた元素濃度分布の内の少なくとも１つと
することができる。記憶手段２５からの参照濃度分布の
呼び出しは、測定者が行えばよい。尚、２次イオン質量
分析法、スプレッディング・レジスタンス分析法及びデ
ィファレンシャル・ホール・イフェクト分析法のそれぞ
れの比較に関しては、例えば、文献 "A Comparison of
ThreeTechniques for Profiling Ultrashallow p+-n Ju
nctions", S. Felch, et al,January 1993, Solid Stat
e Technology, pp45-51 を参照のこと。Embodiment 2 Embodiment 2 relates to a secondary ion mass spectrometer according to the second aspect of the present invention.
The configuration of the secondary ion mass spectrometer 10 of the second embodiment whose conceptual diagram is shown in FIG. 3 is substantially the same as that of the secondary ion mass spectrometer described in the first embodiment. Embodiment 2
The second ion mass spectrometer of the second embodiment is different from that of the first embodiment in that the reference concentration distribution concerning the element whose concentration distribution is to be measured is stored in the storage means 25 provided in the processing system 20, and It comprises calculation and comparison means embodied in the system 20. The reference concentration distribution includes an element concentration distribution obtained in the past by secondary ion mass spectrometry,
Analytical methods other than secondary ion mass spectrometry [for example, Spreading Resistance analysis
ce Analysis method) or differential analysis
Hall Effect (Differential Hall Effect)
Analysis Method] and at least one of the element concentration distributions obtained by simulation. The call of the reference density distribution from the storage means 25 may be performed by the measurer. Regarding the comparison between the secondary ion mass spectrometry, the spreading resistance analysis, and the differential hall effect analysis, for example, see "A Comparison of
ThreeTechniques for Profiling Ultrashallow p + -n Ju
nctions ", S. Felch, et al, January 1993, Solid Stat
See e Technology, pp45-51.
【００３５】計算・比較手段は、測定された２次イオン
質量分析結果から試料中の元素濃度分布を計算し、そし
て、求められた元素濃度分布と記憶された参照濃度分布
とを比較する。計算・比較手段は処理系によって具現化
され、より具体的には、２次イオン質量分析部によって
測定された所望の元素の２次イオン質量分析結果（２次
イオン強度）に基づき所望の元素の濃度分布を求めるた
めの濃度分布計算手段２１、求められた所望の元素の量
や所望の元素の濃度分布を表示するＣＲＴ等から成る表
示装置２３、及び、キーボードあるいは表示装置２３上
で動作するポインティング・デバイス等の入力装置２４
から構成されている。実施の形態２における２次イオン
質量分析装置を用いた２次イオン質量分析法のフローチ
ャートを図４に示す。The calculating / comparing means calculates the element concentration distribution in the sample from the measured secondary ion mass spectrometry results, and compares the obtained element concentration distribution with the stored reference concentration distribution. The calculation / comparison means is embodied by a processing system, and more specifically, based on the result of secondary ion mass spectrometry (secondary ion intensity) of the desired element measured by the secondary ion mass spectrometer. Concentration distribution calculating means 21 for obtaining a concentration distribution, a display device 23 such as a CRT for displaying the obtained amount of the desired element and the concentration distribution of the desired element, and a pointing device operating on the keyboard or the display device 23 .Input devices 24 such as devices
It is composed of FIG. 4 shows a flowchart of the secondary ion mass spectrometry using the secondary ion mass spectrometer according to the second embodiment.
【００３６】図５の（Ａ）に参照濃度分布の模式的なグ
ラフを示す。図５の（Ａ）において実線で示すグラフ
（ａ）は、過去に２次イオン質量分析法にて求められた
参照濃度分布であり、表示装置２３に表示された状態を
示す。この参照濃度分布は、試料をシリコン半導体基板
とし、シリコン半導体基板に対してイオン注入装置によ
り表１に示した条件でイオン注入を行った場合に得られ
た元素濃度分布であり、処理系２０に備えられた記憶手
段２５に記憶されている。シリコン半導体基板の表面に
厚さ２０ｎｍの酸化膜を堆積させた後、イオン注入装置
により表１に示した条件でイオン注入を行い、酸化膜を
除去した後、２次イオン質量分析法にて測定して得られ
た元素濃度分布が表示装置２３に表示された状態を、図
５の（Ａ）に点線のグラフ（ｂ）で示す。尚、この元素
濃度分布は、測定された２次イオン質量分析結果（２次
イオン強度）に基づき計算・比較手段によって計算する
ことで得られる。FIG. 5A is a schematic graph of the reference density distribution. A graph (a) indicated by a solid line in (A) of FIG. 5 is a reference concentration distribution obtained in the past by secondary ion mass spectrometry, and shows a state displayed on the display device 23. This reference concentration distribution is an element concentration distribution obtained when a sample is used as a silicon semiconductor substrate and ion implantation is performed on the silicon semiconductor substrate by an ion implantation apparatus under the conditions shown in Table 1. It is stored in the storage means 25 provided. After depositing an oxide film having a thickness of 20 nm on the surface of the silicon semiconductor substrate, ion implantation is performed by an ion implanter under the conditions shown in Table 1, and after removing the oxide film, measurement is performed by secondary ion mass spectrometry. The state in which the element concentration distribution obtained as described above is displayed on the display device 23 is shown by a dotted line graph (b) in FIG. Note that this element concentration distribution can be obtained by calculation by calculation / comparison means based on the measured secondary ion mass spectrometry results (secondary ion intensity).
【００３７】入力装置２４を測定者が操作し、求められ
た元素濃度分布を２０ｎｍだけＣＲＴ上で深さ軸方向に
移動させる。この状態を、図５の（Ｂ）に示す。シリコ
ン半導体基板の表面に厚さ２０ｎｍの酸化膜を堆積させ
た後にイオン注入を行っているので、移動前の元素濃度
分布と参照濃度分布とは一致していないが、移動後の元
素濃度分布と参照濃度分布とは程良く一致している。こ
の結果から、求められた元素濃度分布の定量性に妥当性
があると判断することができる。もしも、移動後の元素
濃度分布と参照濃度分布とが一致していない場合には、
測定された２次イオン質量分析結果に定量的若しくは定
性的な問題が生じていると判断することができる。The operator operates the input device 24 to move the obtained element concentration distribution on the CRT by 20 nm in the depth axis direction. This state is shown in FIG. Since the ion implantation is performed after depositing an oxide film having a thickness of 20 nm on the surface of the silicon semiconductor substrate, the element concentration distribution before the movement does not match the reference concentration distribution. It is in good agreement with the reference concentration distribution. From this result, it can be determined that the quantitativeness of the obtained element concentration distribution is appropriate. If the element concentration distribution after the movement does not match the reference concentration distribution,
It can be determined that a quantitative or qualitative problem has occurred in the measured secondary ion mass spectrometry result.
【００３８】図６の（Ａ）に参照濃度分布の模式的なグ
ラフ（ａ）を実線で示す。この参照濃度分布は、図５の
（Ａ）と同じものである。シリコン半導体基板にイオン
注入装置により表２に示した条件でイオン注入を行った
後、２次イオン質量分析法にて測定して得られた元素濃
度分布が表示装置２３に表示された状態を、図６の
（Ａ）に点線のグラフ（ｂ）で示す。尚、この元素濃度
分布は、測定された２次イオン質量分析結果（２次イオ
ン強度）に基づき計算・比較手段によって計算すること
で得られる。FIG. 6A shows a typical graph (a) of the reference density distribution by a solid line. This reference density distribution is the same as that shown in FIG. After the ion implantation was performed on the silicon semiconductor substrate by the ion implantation apparatus under the conditions shown in Table 2, the element concentration distribution obtained by the secondary ion mass spectrometry was displayed on the display device 23, FIG. 6A shows a dotted line graph (b). Note that this element concentration distribution can be obtained by calculation by calculation / comparison means based on the measured secondary ion mass spectrometry results (secondary ion intensity).
【００３９】[0039]
【表２】イオン注入条件 イオン種：ボロン 加速電圧：３０ｋｅＶ ドーズ量：５×１０14原子／ｃｍ2 [Table 2] Ion implantation conditions Ion species: boron Acceleration voltage: 30 keV Dose: 5 × 10 14 atoms / cm 2
【００４０】入力装置２４を測定者が操作し、求められ
た元素濃度分布のピークが参照濃度分布のピークと重な
るように、求められた元素濃度分布をＣＲＴ上で濃度軸
方向に移動させる。この状態を、図６の（Ｂ）に示す。
ドーズ量が異なっているので、移動前の元素濃度分布と
参照濃度分布とは一致していない。移動後、元素濃度分
布と参照濃度分布のピークを一致させると、元素濃度分
布の深さ方向の広がりに相違が明確に認められる。一般
に、イオン注入におけるドーズ量が多い程、元素濃度分
布の深さ方向の広がりが小さくなり、元素濃度分布のピ
ークが低くなる。これは、イオン注入後の元素の濃度分
布がドーズ量に依存しているためである。図６の（Ｂ）
には、実線で示した元素濃度分布がこれらの傾向と良く
一致している。それ故、求められた元素濃度分布の定量
性に妥当性があると判断することができる。もしも、移
動後の元素濃度分布と参照濃度分布とを比較して、これ
らの傾向と一致していない場合には、測定された２次イ
オン質量分析結果に定量的若しくは定性的な問題が生じ
ていると判断することができる。The operator operates the input device 24 to move the calculated element concentration distribution in the direction of the concentration axis on the CRT so that the obtained peak of the element concentration distribution overlaps the peak of the reference concentration distribution. This state is shown in FIG.
Since the doses are different, the element concentration distribution before movement does not match the reference concentration distribution. When the peaks of the element concentration distribution and the reference concentration distribution coincide with each other after the movement, a difference is clearly recognized in the spread of the element concentration distribution in the depth direction. In general, as the dose in ion implantation is larger, the spread of the element concentration distribution in the depth direction becomes smaller, and the peak of the element concentration distribution becomes lower. This is because the concentration distribution of the elements after ion implantation depends on the dose. FIG. 6B
, The element concentration distribution shown by the solid line is in good agreement with these tendencies. Therefore, it can be determined that the quantification of the obtained element concentration distribution is appropriate. If the element concentration distribution after the movement is compared with the reference concentration distribution and these tendencies do not match, a quantitative or qualitative problem occurs in the measured secondary ion mass spectrometry result. Can be determined to be.
【００４１】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施の形態２においては、参照濃度分布として、専
ら過去に２次イオン質量分析法にて求められた参照濃度
分布を用いたが、参照濃度分布はこれに限定するもので
はない。また、実施の形態１にて説明した２次イオン質
量分析装置と実施の形態２にて説明した２次イオン質量
分析装置とを組み合わせた２次イオン質量分析装置によ
り２次イオン質量分析を行うこともできる。このような
２次イオン質量分析装置を用いた２次イオン質量分析法
のフローチャートを図７に示す。尚、求められた元素濃
度分布若しくは参照濃度分布の表示装置上での移動は、
元素の量の計算、結果の表示の後に行ってもよい。２次
イオン質量分析装置を構成する１次イオン照射系、２次
イオン質量分析系、信号検出系及び処理系の構成も例示
であり、適宜設計変更することができる。Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. In the second embodiment, as the reference concentration distribution, a reference concentration distribution obtained exclusively by the secondary ion mass spectrometry in the past is used, but the reference concentration distribution is not limited to this. In addition, secondary ion mass spectrometry is performed by a secondary ion mass spectrometer that combines the secondary ion mass spectrometer described in Embodiment 1 with the secondary ion mass spectrometer described in Embodiment 2. Can also. FIG. 7 shows a flowchart of the secondary ion mass spectrometry using such a secondary ion mass spectrometer. The movement of the calculated element concentration distribution or the reference concentration distribution on the display device is as follows.
The calculation may be performed after calculating the amounts of the elements and displaying the results. The configurations of the primary ion irradiation system, the secondary ion mass analysis system, the signal detection system, and the processing system that constitute the secondary ion mass spectrometer are also examples, and the design can be changed as appropriate.
【００４２】あるいは又、発明の実施の形態２の変形例
として、図８にフローチャートを示すように、求められ
た元素濃度分布と記憶された参照濃度分布との比較を、
求められた元素濃度分布と参照濃度分布の自乗誤差の計
算を行い、得られた自乗誤差の大きさを判断することに
よって行うことができる。この場合、例えば、自乗誤差
の計算を行うべき求められた元素濃度分布の深さ方向の
範囲を指定し、係る範囲をＮ等分し、ｉ番目の深さにお
ける求められた元素濃度（Ｍi）と記憶された参照濃度
（Ｒi）の差である残差の自乗（Ｍi−Ｒi）2の合計（自
乗誤差）、あるいは、係る合計の平均値である母分散に
基づき、求められた元素濃度分布と、濃度分布を測定す
べき元素に関する参照濃度分布とを比較することもでき
る。更には、得られた結果に基づき有意差検定を行い、
比較、判断をすることもできる。あるいは又、ｉ番目の
深さにおける求められた元素濃度（Ｍi）と記憶された
参照濃度（Ｒi）との間の相関係数を求めることによっ
て、求められた元素濃度分布と、濃度分布を測定すべき
元素に関する参照濃度分布とを比較することもできる。Alternatively, as a modification of the second embodiment of the present invention, as shown in the flowchart of FIG. 8, comparison between the obtained element concentration distribution and the stored reference concentration distribution is performed.
The calculation can be performed by calculating the square error of the obtained element concentration distribution and the reference concentration distribution, and judging the magnitude of the obtained square error. In this case, for example, a range in the depth direction of the calculated element concentration distribution in which the square error is to be calculated is designated, the range is divided into N equal parts, and the calculated element concentration (M i at the i-th depth) is obtained. ) And the stored reference density (R i ), the sum (square error) of the square of the residual (M i −R i ) 2 , or the population variance that is the average of the sum. It is also possible to compare the calculated element concentration distribution with a reference concentration distribution relating to the element whose concentration distribution is to be measured. Furthermore, a significance test is performed based on the obtained results,
You can also make comparisons and decisions. Alternatively, the calculated element concentration distribution (M i ) at the i-th depth and the stored reference concentration (R i ) are determined to obtain a correlation coefficient between the obtained element concentration distribution and the concentration distribution. Can be compared with a reference concentration distribution for the element to be measured.
【００４３】[0043]
【発明の効果】本発明の第１若しくは第３の態様に係る
２次イオン質量分析装置あるいは２次イオン質量分析法
においては、予め試料中に含まれる元素の量が明らかな
場合、あるいは推定や予測、予想ができる場合、計算さ
れた元素の量との比較により、求められた元素の濃度分
布の定量的な精度の確認や精度の向上を図ることが可能
となる。また、本発明の第２若しくは第３の態様に係る
２次イオン質量分析装置あるいは２次イオン質量分析法
においては、求められた元素濃度分布と記憶された参照
濃度分布とを比較することにより、求められた元素濃度
分布の形状の定量的あるいは定性的な精度の確認や精度
の向上を図ることが可能となる。In the secondary ion mass spectrometer or the secondary ion mass spectrometry according to the first or third aspect of the present invention, when the amount of the element contained in the sample is known in advance, When the prediction and prediction can be made, it is possible to confirm the quantitative accuracy of the obtained element concentration distribution and improve the accuracy by comparing the calculated element amount with the calculated amount of the element. Further, in the secondary ion mass spectrometer or the secondary ion mass spectrometry according to the second or third aspect of the present invention, by comparing the obtained element concentration distribution with the stored reference concentration distribution, It is possible to confirm quantitative or qualitative accuracy of the shape of the obtained element concentration distribution and to improve the accuracy.
【図１】発明の実施の形態１における２次イオン質量分
析装置の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a secondary ion mass spectrometer according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】発明の実施の形態１における２次イオン質量分
析装置を用いた２次イオン質量分析法のフローチャート
である。FIG. 2 is a flowchart of a secondary ion mass spectrometry using the secondary ion mass spectrometer according to Embodiment 1 of the present invention.
【図３】発明の実施の形態２における２次イオン質量分
析装置の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a secondary ion mass spectrometer according to Embodiment 2 of the present invention.
【図４】発明の実施の形態２における２次イオン質量分
析装置を用いた２次イオン質量分析法のフローチャート
である。FIG. 4 is a flowchart of a secondary ion mass spectrometry using a secondary ion mass spectrometer according to Embodiment 2 of the present invention.
【図５】参照濃度分布及び求められた元素濃度分布が表
示装置に表示された状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state where a reference concentration distribution and a calculated element concentration distribution are displayed on a display device.
【図６】参照濃度分布及び求められた元素濃度分布が表
示装置に表示された状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state in which a reference concentration distribution and a calculated element concentration distribution are displayed on a display device.
【図７】発明の実施の形態１及び２を組み合わせた２次
イオン質量分析装置を用いた２次イオン質量分析法のフ
ローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of a secondary ion mass spectrometry method using a secondary ion mass spectrometer combining Embodiments 1 and 2 of the present invention.
【図８】発明の実施の形態２における２次イオン質量分
析装置を用いた２次イオン質量分析法の変形例のフロー
チャートである。FIG. 8 is a flowchart of a modified example of the secondary ion mass spectrometry using the secondary ion mass spectrometer according to Embodiment 2 of the present invention.
１０・・・２次イオン質量分析装置、１１・・・１次イ
オン照射系、１２・・・２次イオン質量分析系、１３・
・・信号検出系、２０・・・処理系、２１・・・濃度分
布計算手段、２２・・・計算手段、２３・・・表示装
置、２４・・・入力装置、２５・・・記憶手段、３０・
・・触針型表面粗さ計（タリステップ）10 ... secondary ion mass spectrometer, 11 ... primary ion irradiation system, 12 ... secondary ion mass spectrometer, 13.
..Signal detection system, 20 processing unit, 21 density distribution calculation unit, 22 calculation unit, 23 display unit, 24 input unit, 25 storage unit 30 ・
..Stylus type surface roughness meter (Taristep)
Claims (18)
素の濃度分布測定を行うための２次イオン質量分析装置
であって、測定された２次イオン質量分析結果から試料
中の元素濃度分布を計算し、そして、求められた元素濃
度分布から試料中の元素の量を計算する計算手段を備え
ていることを特徴とする２次イオン質量分析装置。1. A secondary ion mass spectrometer for measuring the concentration distribution of elements in a sample based on secondary ion mass spectrometry, wherein the element concentration in the sample is determined from the measured secondary ion mass spectrometry results. A secondary ion mass spectrometer comprising a calculating means for calculating a distribution and calculating an amount of an element in a sample from the obtained element concentration distribution.
さ方向の範囲を指定する指定手段を更に備え、計算手段
は、試料の深さ方向の指定範囲における元素の量を計算
することを特徴とする請求項１に記載の２次イオン質量
分析装置。2. The apparatus according to claim 1, further comprising a designation unit for designating a range in the depth direction of the sample with respect to the obtained element concentration distribution, wherein the calculation unit calculates an amount of the element in the designated range in the depth direction of the sample. The secondary ion mass spectrometer according to claim 1, wherein:
切り捨てを指示する指示手段を更に備え、計算手段は、
ノイズの切り捨てられた元素濃度分布に基づき元素の量
を計算することを特徴とする請求項１に記載の２次イオ
ン質量分析装置。3. An apparatus according to claim 1, further comprising: an instruction unit for instructing the obtained element concentration distribution to cut off noise.
The secondary ion mass spectrometer according to claim 1, wherein the amount of the element is calculated based on the element concentration distribution in which the noise has been truncated.
さ方向の範囲を指定する指定手段と、求められた元素濃
度分布に対してノイズの切り捨てを指示する指示手段と
を更に備え、計算手段は、ノイズの切り捨てられた元素
濃度分布に基づき試料の深さ方向の指定範囲における元
素の量を計算することを特徴とする請求項１に記載の２
次イオン質量分析装置。4. An apparatus according to claim 1, further comprising designating means for designating a range in the depth direction of the sample with respect to the obtained element concentration distribution, and designating means for instructing to cut off noise with respect to the obtained element concentration distribution. 2. The method according to claim 1, wherein the calculating means calculates the amount of the element in a specified range in the depth direction of the sample based on the element concentration distribution in which the noise is truncated.
Secondary ion mass spectrometer.
素の濃度分布測定を行うための２次イオン質量分析装置
であって、 （イ）濃度分布を測定すべき元素に関する参照濃度分布
を記憶した記憶手段、及び、 （ロ）測定された２次イオン質量分析結果から試料中の
元素濃度分布を計算し、そして、求められた元素濃度分
布と記憶された参照濃度分布とを比較する計算・比較手
段、を備えていることを特徴とする２次イオン質量分析
装置。5. A secondary ion mass spectrometer for measuring a concentration distribution of an element in a sample based on a secondary ion mass spectrometry, wherein (a) a reference concentration distribution relating to an element whose concentration distribution is to be measured is provided. (B) calculating the element concentration distribution in the sample from the measured secondary ion mass spectrometry results, and comparing the obtained element concentration distribution with the stored reference concentration distribution -A secondary ion mass spectrometer characterized by comprising comparison means.
析法にて求められた元素濃度分布であることを特徴とす
る請求項５に記載の２次イオン質量分析装置。6. The secondary ion mass spectrometer according to claim 5, wherein the reference concentration distribution is an element concentration distribution obtained in the past by secondary ion mass spectrometry.
外の分析法にて求められた元素濃度分布であることを特
徴とする請求項５に記載の２次イオン質量分析装置。7. The secondary ion mass spectrometer according to claim 5, wherein the reference concentration distribution is an element concentration distribution obtained by an analysis method other than the secondary ion mass spectrometry.
められた元素濃度分布であることを特徴とする請求項５
に記載の２次イオン質量分析装置。8. The method according to claim 5, wherein the reference concentration distribution is an element concentration distribution obtained by a simulation.
2. A secondary ion mass spectrometer according to item 1.
素の濃度分布測定を行うための２次イオン質量分析装置
であって、 （イ）濃度分布を測定すべき元素に関する参照濃度分布
を記憶した記憶手段、及び、 （ロ）測定された２次イオン質量分析結果から試料中の
元素濃度分布を計算し、そして、求められた元素濃度分
布から試料中の元素の量を計算し、更に、求められた試
料中の元素濃度分布と記憶された参照濃度分布とを比較
する計算・比較手段、を備えていることを特徴とする２
次イオン質量分析装置。9. A secondary ion mass spectrometer for measuring a concentration distribution of an element in a sample based on a secondary ion mass spectrometry, wherein: (a) a reference concentration distribution relating to an element whose concentration distribution is to be measured; (B) calculating the element concentration distribution in the sample from the measured secondary ion mass spectrometry results, and calculating the amount of the element in the sample from the obtained element concentration distribution; Calculating / comparing means for comparing the calculated element concentration distribution in the sample with the stored reference concentration distribution.
Secondary ion mass spectrometer.
オン質量分析法であって、測定された２次イオン質量分
析結果から試料中の元素濃度分布を計算し、そして、求
められた元素濃度分布から試料中の元素の量を計算する
ことを特徴とする２次イオン質量分析法。10. A secondary ion mass spectrometry for determining the concentration distribution of an element in a sample, wherein the element concentration distribution in the sample is calculated from the measured secondary ion mass analysis result, and Secondary ion mass spectrometry, wherein the amount of an element in a sample is calculated from a concentration distribution.
深さ方向の範囲を指定し、試料の深さ方向の指定範囲に
おける元素の量を計算することを特徴とする請求項１０
に記載の２次イオン質量分析法。11. The method according to claim 10, wherein a range in the depth direction of the sample is specified for the obtained element concentration distribution, and an amount of the element in the specified range in the depth direction of the sample is calculated.
Secondary ion mass spectrometry described in 1.
を切り捨て、ノイズの切り捨てられた元素濃度分布に基
づき元素の量を計算することを特徴とする請求項１０に
記載の２次イオン質量分析法。12. The secondary ion mass spectrometer according to claim 10, wherein noise is truncated from the determined element concentration distribution, and the amount of the element is calculated based on the element concentration distribution from which the noise has been truncated. Law.
深さ方向の範囲を指定し、更に、求められた元素濃度分
布に対してノイズを切り捨て、ノイズの切り捨てられた
元素濃度分布に基づき試料の深さ方向の指定範囲におけ
る元素の量を計算することを特徴とする請求項１０に記
載の２次イオン質量分析法。13. A range in the depth direction of the sample is specified for the obtained element concentration distribution, and noise is cut off for the obtained element concentration distribution, based on the element concentration distribution from which the noise has been cut off. The secondary ion mass spectrometry according to claim 10, wherein an amount of an element in a specified range in a depth direction of the sample is calculated.
オン質量分析法であって、測定された２次イオン質量分
析結果から試料中の元素濃度分布を計算し、そして、求
められた元素濃度分布と、濃度分布を測定すべき元素に
関する参照濃度分布とを比較することを特徴とする２次
イオン質量分析法。14. A secondary ion mass spectrometry for determining the concentration distribution of an element in a sample, wherein the element concentration distribution in the sample is calculated from the measured secondary ion mass analysis result, A secondary ion mass spectrometry method comprising comparing a concentration distribution with a reference concentration distribution relating to an element whose concentration distribution is to be measured.
分析法にて求められた元素濃度分布であることを特徴と
する請求項１４に記載の２次イオン質量分析法。15. The secondary ion mass spectrometry according to claim 14, wherein the reference concentration distribution is an element concentration distribution obtained in the past by secondary ion mass spectrometry.
以外の分析法にて求められた元素濃度分布であることを
特徴とする請求項１４に記載の２次イオン質量分析法。16. The secondary ion mass spectrometry according to claim 14, wherein the reference concentration distribution is an element concentration distribution obtained by an analysis method other than the secondary ion mass spectrometry.
求められた元素濃度分布であることを特徴とする請求項
１４に記載の２次イオン質量分析法。17. The secondary ion mass spectrometry according to claim 14, wherein the reference concentration distribution is an element concentration distribution obtained by a simulation.
オン質量分析法であって、 （イ）測定された２次イオン質量分析結果から試料中の
元素濃度分布を計算し、そして、求められた元素濃度分
布から試料中の元素の量を計算し、併せて、 （ロ）求められた元素濃度分布と、濃度分布を測定すべ
き元素に関する参照濃度分布とを比較することを特徴と
する２次イオン質量分析法。18. A secondary ion mass spectrometry for determining a concentration distribution of an element in a sample, the method comprising: (a) calculating the element concentration distribution in the sample from the measured result of the secondary ion mass spectrometry; Calculating the amount of the element in the sample from the obtained element concentration distribution, and (b) comparing the obtained element concentration distribution with a reference concentration distribution relating to the element whose concentration distribution is to be measured. Secondary ion mass spectrometry.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338936A JPH10160692A (en) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | Method and device for secondary ion mass analysis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338936A JPH10160692A (en) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | Method and device for secondary ion mass analysis |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160692A true JPH10160692A (en) | 1998-06-19 |
Family
ID=18322726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8338936A Pending JPH10160692A (en) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | Method and device for secondary ion mass analysis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10160692A (en) |
-
1996
- 1996-12-04 JP JP8338936A patent/JPH10160692A/en active Pending
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