Magnetic Sector SIMS의 Sample Holder 위치에 따르는 RSF (Relative Sensitivity Factor) 변화 검증

SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)는 다른 표면 분석장비와 비교하여^g , pp m,^g , pp b 단위의 미량분석이 가능한 장비로서, 특히 depth Profiling을 위한 dynamic SIMS는 Mass Spectrometer의 종류에 따라 Quadrupole SIMS (Q-SIMS)와, Magnetic Sector SIMS (M-SIMS)로 분류된다. 한편, Q-SIMS와 달리 M-SIMS의 경우, Transmission을 높여 주기 위해 Sample Holder에 수 keV의 bias를 걸어 주는데, 이로 인하여 분석 원소에 대한 Sensitivity가 향상되어 지는 반면, RSF의 변화와 같은 분석상의 Artifact가 발생하게 된다. 일반적으로 Q-SIMS의 경우에는 RSF의 RSD(Relative Standard Deviation)가 1%이내에서 보고되고 있지만 M-SIMS에 있어서는 이러한 Deviation이 M-SIMS보다 크게 나타난다. 이 차이는 주로 Sample Holder와 Immersion Lens 사이에 형성되는 Magnetic Field의 왜곡과 Spectrometer의 문제로부터 발생한다. 본 논문에서는 Sample Holder의 종류 및 holder so window 위치에 따라 RSF의 차이를 측정하고 그 data를 RS/1 통계 Package를 이용하여 계량적으로 검증하였으며, 그 차이의 원인과 대책을 제시하고자 한다. 실험에 사용된 Sample은 Si(100) p-type Wafer에 Boron을 이온 주입하여 제작하였다. 이온 주입 장비는 Varian E-500HP이며, 5.0E13 ions/cm2의 dose양을 80keV의 Energy로 각각 7도와 22도의 Tilt와 Twist Angle로 이온 주입을 하였다. SIMS분석에 사용된 Sample Holder는 각각 3 Hole, 9 Hole Type HOlder이며, 분석은 Cameca IMS-6f를 사용하여 B에 대한 Matrix Peak으로 28Si++를 얻었다. 실험 결과 3 Hole Type Sample Holder의 경우 RSF의 RSD는 5.84%, 9Hle Type Sample Holder의 경우는 14.3%로 나타났으나 분석 Window의 위치에 따르는 Grouping을 실시한 결과, 3 Hole Type Sample Holder의 경우 1.2%, 9Hole Type Sample Holder의 경우 9.8%로 RSF의 변화가 감소하였다. 이러한 Deviation은 Sample Holder를 Mount시킬 때 세 개의 Screw를 이용하여 Immersion Lens와의 평형을 잡아주기 때문에 발생하며, 이 Munting을 정확히 해줌으로써 RSF의 변화를 줄일 수 있으나, 실제로 완벽한 Mounting이 불가능하기 때문에 RSF를 일정하게 하기 위해서는 Sample Holder so Window의 취치를 일정하게 설정한 후 분석을 실시해야 한다고 판단된다.