![[TSC]つくば半導体コンソーシアム](/img/map_image.jpg)
( F2 ) プローブ：イオン・原子、分析対象：組成・不純物
| 分析手法 | 略号 | 分析原理 | 得られる情報 | 分析感度・スペック | 適用例 |
| 原子吸光分光分析法 (Atomic Absorption Spectrometry) |
AAS | 原子状の蒸気をつくり、元素特有の波長の光を放射すると、元素の濃度に比例した光量を吸収する。既知濃度の光量から、試料溶液中の金属元素を定量する | ・溶液中の金属元素の濃度 |
感度：μg/L～mg/L (元素によって異なる) |
・半導体材料、製造環境中の不純物分析 ・化学製品/材料、金属材料中の主成分/不純物分析 ・土壌抽出液、排水の環境分析 ・その他(血液、尿、食品、生体)微量分析 |
| グロー放電質量分析法 (Glow Discharge Mass Spectrometry) |
GDMS | Arグロー放電プラズマ等で試料(陰極)をスパッタリングし、放出された原子・中性粒子をイオン化、質量分析計により質量・エネルギー分離した後、目的イオンのイオン電流を測定 |
・定量分析 ・定性分析 ・試料構成元素の深さ方向分布 |
定量範囲：数ppb～数10ppm（定量値の不確かさ50%程度） 測定面積：数10mm2～1000mm2 試料形状：(1)(2-3)mm径・角×20mm長さのピン状、(2)平板、(3)粉末・粒状 |
・ 高純度金属中の不純物分析（多元素同時定量、差分法） ・各種合金分析 ・セラミックス中の不純物分析 |
| グロー放電発光分光分析法 (Glow Discharge Optical Emission Spectrometry， Glow Discharge Spectroscopy) |
GD-OES, GDS | Arプラズマ等で試料をスパッタし、放出された原子の発光スペクトルを分光する |
・試料表面、内部に存在する元素濃度 ・構成元素の深さ方向分布 |
検出下限：数10ppm～100ppm (元素によって異なる) 分析深さ：数10nm～100μm 測定面積：数mm2～10mm2 水素濃度の測定が可能 |
・バリア膜の深さ方向分析 ・配線膜の深さ方向分析 ・絶縁膜の深さ方向分析 |
| イオンクロマトグラフ法 (Ion Chromatography) |
IC | 水溶液中のイオン成分をイオン交換により分離し、電気伝導度検出器で検出する | ・無機イオン、有機酸などの 種類と濃度(既知濃度の標品との比較) |
感度：サブμg/L＠数十μL サフﾞng/L＠数十mL (試料濃縮) |
・製造工程用超純水中のイオン分析 ・製造環境中のイオン性不純物分析 ・排液中の有害物質の定量 ・大気中の酸性成分、塩基性成分の定量 ・飲料水の水質管理 |
| 誘導結合プラズマ質量分析法 (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) |
ICP-MS | Arプラズマ中で金属元素をイオン化し、質量分析計で元素イオンを質量で選別し、2次電子増倍管でイオンの数を検出して分析 | ・固体・液体・気体中の金属不純物濃度 |
感度：pg/mL～fg/mL (溶液中) ～1E7 atoms/cm2 (Siウェーハ表面をVPD法で前処理) |
・ウェーハ洗浄薬液、超純水中の金属不純物 ・ベアウェーハ表面中の金属不純物 ・各種成膜装置からの金属汚染評価 ・イオン注入装置からの金属汚染評価 ・バルクSiウェーハ中の金属拡散汚染の評価 ・CMPスラリー、high-k材料、レジスト中の金属不純物分析 ・その他(一般材料等)極微量金属不純物分析 |
| 誘導結合プラズマ発光分光分析法 (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry, Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry) |
ICP-OES, ICP-AES | 試料をアルゴンプラズマに導入し、高温の熱エネルギーにより励起された原子の発光スペクトルを分光する |
・定量分析 ・定性分析 |
検出下限：数十ppt～数ppb(元素・波長による) |
・半導体材料の組成分析、微量不純物分析(Si単結晶、化合物半導体結晶、封止樹脂、ボンディング材、レジストや各種薬品) ・製造プロセスでの汚染評価 ・故障解析、不良解析 |
| ラザフォード後方散乱分析法 (Rutherford Backscattering Spectrometry) 中速イオン散乱分光法 (Medium Energy Ion Scattering. Spectroscopy) (High-Resolution Rutherford Backscattering Spectrometry) |
RBS, MEIS (HR-RBS) |
加速したイオンを試料に照射し、固体中の原子によって散乱されたイオンを検出する（数MeV：RBS、数百keV：MEIS） |
・元素の深さ方向濃度分布測定（原子層レベル＠MEIS） ・チャンネリング法により結晶軸方位、結晶性に関する情報が得られる |
深さ分解能：～1nm＠MEIS 分析領域：1μm 検出下限：0.01at% |
・ゲート絶縁膜(SiON膜,high-k膜)の組成評価 ・各種薄膜の定量分析 |
| 二次イオン質量分析法 (Secondary Ion Mass Spectrometry) |
SIMS | 試料表面にイオンビームを照射、スパッタリングにより発生した二次イオンの質量を質量分析計で選別し定性、定量分析を行う |
・試料表面、内部に存在する元素濃度 ・構成元素の面内分布 ・構成元素の方向分布 |
測定エリア：10μm～200μm 深さ分解能：10nm～1nm 検出下限(atoms/cm3)： B: 1E13～1E14、 P:1E15、 As: 1E14、 In:1E15、 Sb:1E16 |
・ドーパントの深さ方向分析 ・ゲート絶縁膜中の成分元素の深さ分布 ・各種薄膜中の各元素の深さ分布(水素を含む) ・Si基板等の表面の金属表面汚染 ・不良解析、故障解析(TEG領域等) ・金属配線中の添加元素 ・同位体を利用した成膜プロセスの評価 |
| 飛行時間型二次イオン質量分析法 (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) |
TOF-SIMS | 固体表面にパルスイオンを照射し、放出された二次イオンの飛行時間と量から表面を構成する原子、分子種を同定する |
・固体表面の原子・分子種 ・原子・分子種の面内分布 ・原子・分子種の深さ方向分布 |
分解能：100nm 検出下限：ppm程度 分析深さ：＜1nm |
・基板や配線表面の汚染原子，分子評価 ・微小領域の原子，分子分析 ・微小領域の原子，分子種の面内分布 ・ゲート絶縁膜の深さ方向分析 |