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K 0156 : 2018 (ISO 23812 : 2009)
附属書C
(参考)
ピークの重なりに起因するピークシフトの見積り
C.1 一般
この附属書は,SIMSによる浅い深さ分布のための参照物質としてデルタ多層の基準を与えるため,ピ
ークの重なりに起因したデルタ多層分布の見掛け上のピークシフトを示す。深さ分布の定常状態における
デルタ層の重心位置,極大位置及び半値全幅の中心位置は,短周期デルタ多層膜のシミュレーション分布
から見積もられた。
C.2 手順
デルタ多層膜のSIMS深さ分布は,デルタ層のモデル分布関数[6]を用いて,数値的に合成された式(C.1)
で表される。
2 2
1 z z0 z z0
Iz 1 erf1exp 5.0 1 erf2 exp 5.0 (C.1)
L T L L T T
1 z z0
ここに, 1 (C.2)
2 L
1 z z0
2 (C.3)
2 T
ここに, z0 : 見掛け上のピーク深さ
λL : 上昇端ディケイ長さ
λT : 下降端ディケイ長さ
σ : ガウス型応答関数における標準偏差(JIS K 0169参照)
隣接するデルタ層間の間隔が小さくなると,デルタピークは互いに重なり始める。このピークに対する
重なりを評価するため,重なったピークのピーク谷比を用いた。重心位置,極大位置及び半値全幅の中心
位置の見掛け上の深さを,重なりの定常状態において導出した(例えば,重なりが定常状態になる前での
L
最初の二つ又は三つのデルタピークを除いた。)。シミュレーションに用いたパラメータは, 1.0 nm,
T L T
7.0 nm及び 4.0 nm,並びに 3.0 nm, 2 nm及び 5.0 nmである。これらの値は,
O2+ビームエネルギー250 eV及び2 keVの条件で測定したシリコン中のBNデルタ多層のフィッティング
によって得られた二つの条件に相当する。デルタ層のスペースに関しては,前者の場合2 nm,3 nm,4 nm,
5 nm及び6 nmに設定し,後者の場合3.5nm,5 nm,7 nm,11 nm及び14 nmに設定した。
C.3 結果
重なりの程度に依存する見掛け上のピークシフトを図解するため,O2+ビームエネルギー250 eV及び2
keVに対するピーク谷比に対する重心位置,極大位置及び半値全幅の中心位置の見掛け上の深さをそれぞ
れ図C.1及び図C.2に示す。これらのシフトは,重なっていない重心位置との差である。重心位置は,重
なりに最も敏感であり,特に,ピーク谷比の低いところで顕著である。一方,極大位置は重なりにほとん
ど影響されない。ピーク半値全幅の中心位置の振舞いは,中間である。しかしながら,重心位置でさえ,
――――― [JIS K 0156 pdf 16] ―――――
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K 0156 : 2018 (ISO 23812 : 2009)
ピーク谷比が10以上であれば,シフト量は小さい。そのような状況下では,250 eVではシフトは0.1 nm
以下,2 keV以上では0.4 nm未満である。このため,ピーク谷比が10以上では,重なりの影響を無視でき
る。
◆ 重心位置
□ 半値全幅の中心位置
▲ 極大位置
X ピーク谷比
Y 見掛け上のシフト(nm)
図C.1−一次イオンO2+,250 eVでの独立したデルタ層の重心位置に対する重なりに起因したピーク位置
の見掛けのシフト(λL=0.1 nm,λT=0.7 nm及びσ=0.4 nm)
◆ 重心位置
□ 半値全幅の中心位置
▲ 極大位置
X ピーク谷比
Y 見掛け上のシフト(nm)
図C.2−一次イオンO2+,2 keVでの独立したデルタ層の重心位置に対する重なりに起因したピーク位置
の見掛けのシフト(λL=0.3 nm,λT=2nm及びσ=0.5 nm)
――――― [JIS K 0156 pdf 17] ―――――
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K 0156 : 2018 (ISO 23812 : 2009)
附属書D
(参考)
不確かさの導出方法
標準物質のn番目m番目のl個 m n のデルタ層が用いられた場合,スパッタリング時間(t)に
対するスパッタ深さ 湖 帰直線は,式(D.1)で表される。
t a bz t bz bz t bz z (D.1)
分析試料の時間(t)においてスパッタ深さの推定値は,式(D.2)で表される。
t t
z z (D.2)
b
深さの推定値の分散は,標準不確かさ いて式(D.3)で表される。
2 2 2
z z z
s02 st2 st2 sb2
t t b
2 2 2
1 1 t t
st2 st2 2
sb2
b b b
2
st2 1 st2 t t st2
b2 b2 l b4
zi z
2
i
2
1 t t st2
1 2
(D.3)
l b 2
zi z b2
i
ここで,スパッタリング時間の標準不確かさは,式(D.4)で与えられる。
1 1
2
ti
2 2
t1 a bzi 2 ti
i
st (D.4)
l 2 l 2
したがって,深さの標準不確かさは,式(D.5)で与えられる。
1 1
2 2
ti
2
2 ti
1 1 t t i
s0 1 2 (D.5)
b l b
2
zi z l 2
i
100 1 2 %の信頼区間は,式(D.6)で与えられる。
z Tl ,2 s0 (D.6)
――――― [JIS K 0156 pdf 18] ―――――
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K 0156 : 2018 (ISO 23812 : 2009)
ここに, T l,2 は,自由度l でのスチューデントのt分布の 100 %における棄却限界値である。
の二乗平均 /1
標準物質の不確かさが sRMの場合,ts及び sRM st2 2
bsRM が,式(D.3)のtsとして代用される。
したがって,深さの推定値の不確かさは式(D.7)で与えられる。
1
1
2
2
1 1 t t
2
ti ti 2
2
s1 1 2 bsRM (D.7)
b l b2 zi z l 2
i
S LS 1
この規格では, z L rSt 及び t z である。
rS rS
式(D.7)のitの代わりに a LS 1
bzi を,aの代わりに を,bの代わりに rを,及びlの代わりに m n1 を
rS S
置くことによって,式(10)が得られる。
異なるスパッタリング率(k倍)を用いた場合の校正には,式(D.8)式(D.11)が用いられる。
1 1
t a b z t bz b z (D.8)
k k
t t bz
z (D.9)
1
b
k
2
2 2 2
1 1 t t t t
s22 st2 st2 sb2 2 sk2
1 1 2 1 1
b b b b
k k k k
2 2
k2 k2 st t t k2 st2 t t k4
2 st2 sk2(D.10)
b b2 l b4 zi z
2
b2
i
1
2 2
2 ti ti
k 1 t t 2 2
s2 1 2 2
i
bsSR t t k2sk2 (D.11)
b l b zi z l 2
i
式(D.11)のitの代わりに a LS 1
bzi を,aの代わりに を,bの代わりに rを,及びlの代わりに m n1
rS S
を置くことによって,式(12)が得られる。
――――― [JIS K 0156 pdf 19] ―――――
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K 0156 : 2018 (ISO 23812 : 2009)
参考文献
[1] WITTMAACK, K. Sputtering yield changes, surface movement and apparent profile shifts in SIMS depth
analyses of silicon using oxygen primary ions, Surf. Interface Anal., 1996, 24, pp. 389-398
[2] HOMMA, Y., TAKENAKA H., TOUJOU, F., TAKANO, A., HAYASHI, S., and SHIMIZU, R. Evaluation of the
sputtering rate variation in SIMS ultra-shallow depth profiling using multiple short-period delta layers, Surf.
Interface Anal., 2003, 35, pp. 544-547
[3] WITTMAACK, K., HAMMERL, E., EISELE, I., and PATEL, S.B. Peak or centroid−Which parameter is
better suited for quantifying apparent marker locations in low-energy sputter depth profiling with reactive
primary ion beams・ Surf. Interface Anal., 2001, 31, pp. 893-896
[4] HOFMANN, S. Atomic mixing, surface roughness and information depth in high-resolution AES depth
profiling of a GaAs/AlAs superlattice structure, Surf. Interface Anal., 1994, 21, pp. 673-678
[5] TAKANO, A., HOMMA, Y., HIGASHI, Y., TAKENAKA, H., HAYASHI, S., GOTO, K., INOUE, M., and
SHIMIZU, R. Evaluation of SIMS depth resolution using delta-doped multilayers and
mixing-roughness-information depth model, Appl. Surf. Sci., 2003, 203-204, pp. 294-297
[6] DOWSETT, M.G., ROWLANDS, G., ALLEN, P.N., and BARLOW, R.D. An analytic form for the SIMS
response function measured from ultra-thin impurity layers, Surf. Interface Anal., 1994, 21, pp. 310-315
JIS K 0156:2018の引用国際規格 ISO 一覧
- ISO 23812:2009(IDT)
JIS K 0156:2018の国際規格 ICS 分類一覧
JIS K 0156:2018の関連規格と引用規格一覧
- 規格番号
- 規格名称
- JISK0147-1:2017
- 表面化学分析―用語―第1部:一般用語及び分光法に関する用語
- JISK0169:2012
- 表面化学分析―二次イオン質量分析法―デルタ多層標準物質を用いた深さ分解能パラメータ評価方法