JIS K 0164:2010 表面化学分析―二次イオン質量分析法―シリコン内のボロンの深さ方向分布測定方法

                                                                                   K 0164 : 2010

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 量記号及び略語・・・・[1]
•  4 原理・・・・[2]
•  5 標準物質(標準試料)・・・・[2]
•  5.1 相対感度係数を決めるための標準物質(標準試料)・・・・[2]
•  5.2 深さ軸を校正するための標準物質(標準試料)・・・・[2]
•  6 装置・・・・[2]
•  7 試料・・・・[3]
•  8 手順・・・・[3]
•  8.1 二次イオン質量分析計の調整・・・・[3]
•  8.2 二次イオン質量分析計の設定条件の最適化・・・・[3]
•  8.3 試料導入・・・・[4]
•  8.4 検出イオン・・・・[4]
•  8.5 分析対象試料の測定・・・・[4]
•  8.6 校正・・・・[4]
•  9 結果の表現・・・・[5]
•  9.1 シリコンに対するボロンのイオン強度比・・・・[5]
•  9.2 分析対象試料のボロンの原子濃度・・・・[6]
•  9.3 バックグラウンド強度・・・・[6]
•  9.4 測定サイクルiにおける深さ・・・・[6]
•  9.5 測定サイクル数が大きい場合の深さ・・・・[6]
•  9.6 結果の図式化・・・・[6]
•  10 報告・・・・[6]
•  附属書A(参考)触針式表面粗さ測定機による測定結果の統計解析・・・・[8]
•  附属書JA(参考)JISと対応国際規格との対比表・・・・[10]

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K 0164 : 2010

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標
準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業
大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に
抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許
権,出願公開後の特許出願,実用新案権及び出願公開後の実用新案登録出願にかかわる確認について,責
任はもたない。

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                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                              K 0164 : 2010

表面化学分析−二次イオン質量分析法−シリコン内のボロンの深さ方向分布測定方法

Surface chemical analysis-Secondary-ion mass spectrometry- Method for depth profiling of boron in silicon

序文

  この規格は,2002年に第1版として発行されたISO 17560を基とし,技術的内容を変更して作成した日
本工業規格である。
  なお,この規格で点線の下線を施してある箇所は,対応国際規格を変更している事項である。変更の一
覧表にその説明を付けて,附属書JAに示す。

1 適用範囲

  この規格は,二次イオン質量分析法(以下,SIMSという。)を用いた,シリコン内のボロンの深さ方向
分布測定の方法について規定する。この規格は,原子濃度範囲として1×1016原子数/cm31×1020原子数
/cm3のボロンを含む単結晶・多結晶・アモルファスのシリコン試料,測定時のクレータ深さが50 nm以上
の場合に適用する。
    注記 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
          ISO 17560:2002,Surface chemical analysis−Secondary-ion mass spectrometry−Method for depth
              profiling of boron in silicon(MOD)
            なお,対応の程度を表す記号“MOD”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“修正している”
          ことを示す。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。この引用
規格は,記載の年の版を適用し,その後の改正版(追補を含む。)は適用しない。
    JIS K 0143:2000 表面化学分析−二次イオン質量分析法−シリコン中に均一に添加されたボロンの原
        子濃度の定量方法
      注記 対応国際規格 : ISO 14237:2000,Surface chemical analysis−Secondary-ion mass spectrometry−
             Determination of boron atomic concentration in silicon using uniformly doped materials(IDT)

3 量記号及び略語

  この規格で用いる主な記号及び略語は,次による。
    Ci        : 測定サイクルi番目の全ボロン原子濃度(原子数/cm3)
    Ci10      : 測定サイクルi番目のボロン同位体10Bの原子濃度(原子数/cm3)

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2
K 0164 : 2010
    Ci11      : 測定サイクルi番目のボロン同位体11Bの原子濃度(原子数/cm3)
    di        : 測定サイクルi番目の深さ(μm又はnm)
    dt        : クレータ深さ(μm又はnm)
    Ii10      : 測定サイクルi番目のボロン同位体10Bのイオン強度(カウント/s)
    Ii11      : 測定サイクルi番目のボロン同位体11Bのイオン強度(カウント/s)
    IiSi      : 測定サイクルi番目のシリコンマトリックスのイオン強度(カウント/s)
    Ji10      : 測定サイクルi番目のシリコンイオン強度に対するボロン同位体10Bのイオン強度の比
    Ji11      : 測定サイクルi番目のシリコンイオン強度に対するボロン同位体11Bのイオン強度の比
      10
    JBG       : 測定サイクルi番目のシリコンイオン強度に対するボロン同位体10Bの平均バックグラウ
               ンド強度の比
      11
     JBG      : 測定サイクルi番目のシリコンイオン強度に対するボロン同位体11Bの平均バックグラウ
               ンド強度の比
    N         : 測定サイクル数
    T         : 測定時間(s)
    tiB       : 測定サイクルi番目のボロンイオン測定開始時間(s)
    ΔtB      : 各測定サイクルにおけるボロンイオンの測定時間間隔(s)
    δ        : マスディスクリミネーション補正係数
    λ        : 光干渉計の光の波長(μm又はnm)
    RSFwork   : 作業用相対感度係数
    SIMS      : 二次イオン質量分析法

4 原理

  試料表面に酸素イオンビーム又はセシウムイオンビームを走査させ,イオンビームが走査した領域の中
央部(ゲート領域)から発生したボロン及びシリコンの二次イオンを質量分離し,検出する。 質量分離さ
れた各イオンの強度はスパッタリング(JIS K 0147参照)時間に対して連続的に測定する。深さ校正のた
めに,イオンビームによって形成されたクレータの深さを触針式表面粗さ測定機(TS K 0012参照)又は
光干渉計(TS K 0012参照)によって測定する。
    注記 光干渉計は,一般に0.5 μm5 μmのクレータ深さの測定に用いられる。

5 標準物質(標準試料)

5.1 相対感度係数を決めるための標準物質(標準試料)

  標準物質は,JIS K 0143の4.(標準試料)による。

5.2 深さ軸を校正するための標準物質(標準試料)

  触針式段差計による深さ校正では,認証標準物質(標準試料)又は認証標準物質(標準試料)にトレー
サブルな標準物質(標準試料)を用いるものとする。

6 装置

6.1   二次イオン質量分析計 二次イオン質量分析計は,JIS K 0143の5.(装置)による。
6.2   触針式段差計 段差計は,測定対象のクレータ形状に適した測定感度及び針形状をもつ,触針式段
差計を使用する。

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                                                                                   K 0164 : 2010
6.3   光干渉計 干渉計は,測定対象のクレータ形状に適した測定感度及び機能をもつ,光干渉計を使用
する。

7 試料

  試料を分析するのに適切な大きさに切断し,必要に応じて脱脂及び洗浄を行う。
    注記 クレータ深さ測定の正確さは,試料表面の荒れの程度に強く依存する。正確な深さ校正が必要
          な場合には鏡面研磨試料を用いることが望ましい。

8 手順

8.1 二次イオン質量分析計の調整

8.1.1  酸素イオンビームを用いる場合の測定条件は,表1による。セシウムイオンビームを用いる場合の
測定条件は,表2による。ここで規定していない条件については,装置製造業者の作業手順書又は装置担
当者が作成した手順書によって調整を行う。
                          表1−酸素イオンビームを用いる場合の測定条件
                         項目                           測定条件
                一次イオン種           O2+
                二次イオン極性         正
                一次イオンの走査範囲   すべての方向に分析領域幅の3倍を超えた幅
                分析領域               一次イオンの走査範囲の中心
                        表2−セシウムイオンビームを用いる場合の測定条件
                         項目                           測定条件
                一次イオン種           Cs+
                二次イオン極性         負
                一次イオンの走査範囲   すべての方向に分析領域幅の3倍を超えた幅
                分析領域               一次イオンの走査範囲の中心
    注記 表1及び表2に記載の“すべての方向に分析領域幅の3倍を超えた幅”とは,“電気的ゲートの
          場合には分析領域幅の縦方向及び横方向で3倍を超える幅”を意味する。
8.1.2 一次イオンのビーム電流及び走査範囲は,試料ごとに変えることができる(8.5.2参照)。ただし,
酸素ビーム照射時の試料チャンバーへの酸素ガス導入時には,酸素ガス圧及びすべての一次イオンビーム
照射条件はすべての試料において同一にする。

8.2 二次イオン質量分析計の設定条件の最適化

8.2.1  必要な装置条件を設定し,装置製造業者の作業手順書又は装置担当者が作成した手順書によってイ
オン光学系の調整を行う。
8.2.2  一次イオン電流及び質量分析計の安定性を,装置製造業者の作業手順書又は装置担当者が作成した
手順書によって確認する。
8.2.3 二次イオン質量分析計の透過率が変えられる場合には,標準物質及び分析対象試料の測定時の透過
率を同一にする。

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