(57)【要約】【課題】濃度分析をより高精度に行うＳＩＭＳ分析法を提供する。【解決手段】基板上に分析対象となる薄膜又は薄膜積層体を形成し、薄膜の最表面又は薄膜積層体の最上層の最表面に支持体を貼りあわせ、薄膜又は薄膜積層体を基板から剥離することで分析試料を作製する。基板と、薄膜又は薄膜積層体と、の間に剥離層を形成し、該剥離層をきっかけとすることが好ましい。更に好ましくは、剥離層と、薄膜又は薄膜積層体と、の間に緩和層を形成する。該分析試料はＳＩＭＳ分析に用いることができ、剥離した分析試料を裏面側からＳＩＭＳ分析することで、従来のＳＩＭＳ分析法では必要であった研磨工程を経ることなく、従来のＳＩＭＳ分析法と同様に高精度な濃度分析を行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に分析対象となる薄膜又は薄膜積層体を形成し、
前記薄膜の最表面又は前記薄膜積層体の最上層の最表面に支持体を貼りあわせ、
前記薄膜又は薄膜積層体を前記基板から剥離することを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記支持体は、基材、及び該基材の一主表面に設けられた粘着材を有し、
前記粘着材はオルガノポリシロキサンを主成分とすることを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項３】
基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層上に分析対象となる薄膜又は薄膜積層体を形成し、
前記薄膜の最表面又は薄膜積層体の最上層の最表面に支持体を貼りあわせ、
前記薄膜又は薄膜積層体を前記剥離層から剥離することを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項４】
二次イオン質量分析法により分析する試料の作製方法であって、
基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層上に分析対象となる薄膜又は薄膜積層体を形成し、
前記薄膜の最表面又は薄膜積層体の最上層の最表面に支持体を貼りあわせ、
前記薄膜又は薄膜積層体を前記剥離層から剥離することを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、
前記剥離層と、前記分析対象となる薄膜又は薄膜積層体と、の間には緩和層が形成されることを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記剥離層には、前記緩和層よりもフッ素濃度が高い膜を形成することを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
前記剥離層及び前記緩和層として、フッ素濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、水素濃度が１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、炭素濃度が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、窒素濃度が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、且つ酸素濃度が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である膜を形成することを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項８】
請求項３乃至請求項７のいずれか一において、
前記支持体は、基材、及び該基材の一主表面に設けられた粘着材を有し、
前記粘着材はオルガノポリシロキサンを主成分とすることを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項９】
請求項３乃至請求項８のいずれか一において、
前記剥離層として、フッ素を有する非晶質珪素膜を形成することを特徴とする分析試料の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の作製方法により作製された分析試料に対して一次イオンを照射することを特徴とする二次イオン質量分析法による分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析試料の作製方法に関する。特に、ＳＩＭＳ分析試料の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の工業製品の作製に際して、深さ方向の元素の濃度分布を把握することは重要である。例えば、半導体装置に搭載されている電界効果型トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ。以下、ＦＥＴという。）やＦＥＴの一種である薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ。以下、ＴＦＴという。）等の半導体素子では、半導体層の不純物領域内における不純物濃度の分布から、不純物導入時の条件が適切であるか否かを検討することができる。
【０００３】
深さ方向の濃度分布を明らかにする代表的な分析手法として、二次イオン質量分析（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ。以下、ＳＩＭＳという。）法、オージェ電子分光（Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ。以下、ＡＥＳという。）法、Ｘ線光電子分光（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ。以下、ＸＰＳという。）法が挙げられる。これらの分析方法は、検出感度や元素識別能等が異なるため、目的に応じていずれかの分析手法を選択する。ＳＩＭＳ法は検出感度や元素識別能について、特に優れた分析手法である。
【０００４】
ＳＩＭＳ法は、分析対象となる固体試料に一次イオンを照射することで該固体試料の表面をスパッタリングし、これにより該固体試料の表面から放出される、分子や原子がイオン化された二次イオンを質量分析計にて検出する分析手法である。ＳＩＭＳ法を用いることで、例えば、絶縁性基板上に形成されたＴＦＴのように、基板の一主表面に薄膜が形成され、該薄膜にイオン注入法等により不純物元素が導入された固体試料の不純物元素の濃度を分析することができる。しかし、このような固体試料を分析する場合、薄膜の表面側から一次イオンを照射すると、薄膜は一次イオンによりスパッタリングされ、クレーターが形成され、表面形状が経時変化する。表面形状の経時変化によって生じる形状効果（クレーターエッジ効果）によって、クレーター側壁からの二次イオンが検出され、深さ方向のデータの正確性が低下する。したがって、固体試料の薄膜中における一導電型を付与する不純物元素のドーズ量を正確に分析するためには、固体試料の表面（薄膜が設けられている面）側からではなく、固体試料の裏面（薄膜が設けられていない面）側から一次イオンを照射して分析することが好ましい。このように分析するためには、分析試料の最上層の表面を研磨用の土台に固定し、基板を裏面側から化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ。以下、ＣＭＰという。）法等により研磨して約１μｍまで薄く加工した後、基板の裏面側から一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析するとよい。
【０００５】
ＳＩＭＳ分析を行うに際しては、通常、チャージアップの影響がない構造にする必要がある。そのため、分析対象となる膜の下には、分析対象となる膜を浮動電位としないようチャージアップしない材料（例えばシリコンウエハ）を配置する必要がある。ただし、ガラス基板のような絶縁性基板であっても、過度のチャージアップが発生しなければ、電気的に中和する為に備えられた中和銃（例えば、電子銃。）を用いることで分析が可能になる。
【０００６】
基板の裏面側の研磨にはＣＭＰ装置等の研磨装置を用いる。ＣＭＰ装置は、研磨パッドと保持ヘッド（サンプルを固定するヘッド）とスラリー剤（機械的に研磨する際の研磨粉を含む）とを有する。研磨時の処理条件としては、荷重（研磨面（研磨パッドと保持ヘッドの接触面）に垂直な方向の力）、回転速度及びスラリー剤の種類等があるが、これらの条件の設定は容易ではない。例えば、厚さが約１μｍになるまで平坦性を保って研磨することは困難であり、豊富な経験に裏付けられた技能が必要であるといえる。また、単位時間あたりの研磨量を少なくして、研磨を慎重に行うほど多くの時間を要する。
【０００７】
以上説明したように、基板の裏面側を研磨し、該研磨面に一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析する方法は、研磨加工する為の手間が掛かり、大量のサンプルを評価する上では、前処理に多大な時間を要する。また、研磨加工には、高度な技能が必要である。更には、上記で述べたＣＭＰ技術の研磨工程の影響で基板の平坦性が損なわれ、ＳＩＭＳ分析時の精度に問題を生じうる（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平９−２１０８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、基板の裏面側を研磨し、該研磨面に一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析する方法では、ＣＭＰ技術等により基板を研磨するため、分析試料の加工に多くの時間を費やすことになる。また、分析試料の均一性及び平坦性を保持しつつ研磨するためには、研磨時の条件の設定等に熟練した技能を要する。このように、基板の裏面側を研磨し、該研磨面に一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析する方法は、表面側に一次イオンを照射して行う通常のＳＩＭＳ分析法よりも正確な分析を可能にするが、分析試料の作製が容易ではないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、従来より簡単且つ正確に行うことができる分析試料の作製方法及びＳＩＭＳ分析法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態は、基板上に分析対象となる薄膜又は薄膜積層体を形成し、薄膜の最表面又は薄膜積層体の最上層の最表面に支持体を貼りあわせ、薄膜又は薄膜積層体を基板から剥離することを特徴とする分析試料の作製方法である。
【００１１】
本発明の別形態は、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に分析対象となる薄膜又は薄膜積層体を形成し、薄膜の最表面又は薄膜積層体の最上層の最表面に支持体を貼りあわせ、薄膜又は薄膜積層体を剥離層から剥離することを特徴とする分析試料の作製方法である。
【００１２】
本発明の別形態は、二次イオン質量分析法により分析する試料の作製方法であって、基板上に剥離層を形成し、剥離層上に分析対象となる薄膜又は薄膜積層体を形成し、薄膜の最表面又は薄膜積層体の最上層の最表面に支持体を貼りあわせ、薄膜又は薄膜積層体を剥離層から剥離することを特徴とする分析試料の作製方法である。
【００１３】
上記構成の本発明において、剥離層と、分析対象となる薄膜又は薄膜積層体と、の間には緩和層が形成されることを特徴とする分析試料の作製方法である。
【００１４】
上記構成の本発明において、剥離層には、緩和層よりもフッ素濃度が高い膜を形成することが好ましい。
【００１５】
上記構成の本発明において、剥離層及び緩和層として、フッ素濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、水素濃度が１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、炭素濃度が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、窒素濃度が１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、且つ酸素濃度が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である膜を形成することが好ましい。
【００１６】
上記構成の本発明において、支持体は、基材及び基材の一主表面に設けられた粘着材を有し、粘着材はシリコーン系接着剤からなることが好ましい。
【００１７】
上記構成の本発明において、剥離層として、フッ素を有する非晶質珪素膜を形成することが好ましい。
【００１８】
なお、シリコーン系接着剤とは、オルガノポリシロキサンを主成分とする接着剤である。シリコーンはＳｉ−Ｏ結合により構成されているため、無機高分子に近いが、Ｓｉに結合している有機基（メチル基又はフェニル基等）の存在により、有機高分子の挙動を示す。
【発明の効果】
【００１９】
本発明を用いることで、複雑な手法を用いることなく、分析対象物の深さ方向の濃度分布の分析を高精度に行うことができる。
【００２０】
また、本発明を用いることで、基板の裏面側を研磨し、該研磨面に一次イオンを照射して行うＳＩＭＳ分析法のように、ＣＭＰ等の研磨工程を行う必要がない。そのため、基板の裏面側を研磨し、該研磨面に一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析する方法において、研磨に費やしていた時間及び費用等を削減することができる。研磨に時間を費やさないため、従来よりも深さ方向の濃度分布を短時間で分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明を適用して作製した分析試料の一形態を模式的に表した断面図を示す。図１の分析試料は、支持体１０１、薄膜積層体１０２、緩和層１０３及び剥離層１０４を有する。
【００２３】
次に、図１に示す分析試料の作製方法の一例について、図２を参照して説明する。
【００２４】
まず、基板１０５上に、剥離層１０４、緩和層１０３及び薄膜積層体１０２を順次積層して形成する（図２（Ａ）参照）。
【００２５】
基板１０５は、鏡面研磨仕上げしたシリコンウエハ又はガラス基板等を用いる。ガラス基板としては石英ガラス又は低融点ガラス等を用いればよい。なお、低融点ガラスの耐熱温度は約７００℃である。基板１０５としてガラス基板を用いると、液晶表示装置やＥＬ表示装置等に代表されるフラットパネルディスプレイに用いるような、大型ガラス基板上に堆積させた膜を評価することができる。
【００２６】
剥離層１０４は、分析装置内の汚染源となるものでなければ、特定の材料に限定されない。例えば、珪素（Ｓｉ）等の半導体材料、又はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）等の導電性材料等を用いて形成すればよい。好ましくは剥離層１０４として珪素膜を用いる。更に好ましくはフッ素（Ｆ）を含む珪素膜を用いる。フッ素を含む珪素膜を用いて剥離層を形成することにより、剥離が容易になる。このようなフッ素を含む珪素膜として、具体的には、フッ素（Ｆ）を１．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下含む珪素膜を用いるのが好ましい。より好ましくは、フッ素（Ｆ）を１．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、水素（Ｈ）を１．０×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、炭素（Ｃ）を１．０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上２．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、窒素（Ｎ）を１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、酸素を１．０×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下含む珪素膜を用いる。このような濃度範囲とすることで、剥離が容易になる。なお、剥離層１０４として、金属元素や有機物を含む膜を形成する場合には、分析装置やＣＶＤ装置内の汚染の恐れがないもの、又は汚染の恐れが小さいものを用いる。
【００２７】
緩和層１０３は、剥離層１０４の上方に形成される薄膜積層体１０２を剥離する際にかかる物理的な力を緩和させるために形成される。緩和層１０３は、剥離層１０４と同じ成膜条件で形成することができるが、異なる成膜条件で形成してもよい。また、緩和層１０３は、薄膜積層体１０２を剥離する際の物理的な力を緩和させる為の膜質や膜厚を有していれば良い。例えば、緩和層１０３として、剥離層１０４よりもフッ素濃度の低い珪素膜を形成すると、剥離層で剥離されるため、好ましい。更に、緩和層において物理的な力をより効果的に緩和できるため好ましい。
【００２８】
ここで、プラズマＣＶＤ法を用いた剥離層１０４及び緩和層１０３の作製方法について説明する。図３は、容量結合型プラズマＣＶＤ装置の構成の一例を示す。図３に示す容量結合型プラズマＣＶＤ装置２００は、基板電極板２０２と、高周波電極板２０４と、ガス導入部２０６と、排気口２０８と、を有する処理室２１２を具備している。なお、図３に示す容量結合型プラズマＣＶＤ装置２００は、４つの排気口を有する形態を示しているが、本発明はこれに限定されない。なお、排気口２０８Ａ、排気口２０８Ｂ、排気口２０８Ｃ及び排気口２０８Ｄをまとめて排気口２０８と呼ぶこととする。排気口２０８は、真空ポンプに接続されている。ここでは、排気口２０８にメカニカルブースターポンプ（図３に示すＭＢＰ）が接続され、メカニカルブースターポンプはドライポンプ（図３に示すＤＰ）に接続され、ドライポンプから排気が行われる。基板電極板２０２及び高周波電極板２０４は、平行に配置されている。基板電極板２０２と、高周波電極板２０４とは、交流電源２１０に接続されており、且つ基板電極板２０２は接地されている。なお、容量結合型プラズマＣＶＤ装置２００のインピーダンスは、マッチングボックスにより調整されている。被処理体（図３では、基板１０５に相当）は、基板電極板２０２によって保持される。容量結合型プラズマＣＶＤ装置２００は交流電源２１０により放電が行われ、基板電極板２０２及び高周波電極板２０４の間でプラズマを発生させる。
【００２９】
図３に示すようなプラズマＣＶＤ装置の処理室内をフッ素系のガスによってクリーニングする。例えば、ガス導入部２０６から三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスを流量１００ＳＣＣＭ、アルゴン（Ａｒ）ガスを流量５０ＳＣＣＭとして処理室２１２内に導入し、１３Ｐａの圧力下で、基板の温度を３００℃とし、２７ＭＨｚのＲＦ発振器の出力を３００Ｗとしてエッチングを行えばよい。処理室２１２内をクリーニングした後、処理室２１２内に残留するフッ素２１４を利用したオートドープ方法によりフッ素濃度の高い珪素膜からなる剥離層を形成し、そのまま連続して珪素膜を堆積させる。これにより、フッ素濃度の低い珪素膜からなる緩和層１０３を剥離層１０４上に形成することができる。例えば、ガス導入部２０６からモノシラン（ＳｉＨ４）ガスを流量１００ＳＣＣＭとして処理室２１２内に導入し、３３Ｐａの圧力下で、基板の温度を３００℃とし、２７ＭＨｚのＲＦ発振器の出力を１７０Ｗとして、膜厚が約５００ｎｍの珪素膜を形成する。このとき形成された珪素膜は、基板側である下層におけるフッ素濃度が、上層におけるフッ素濃度よりも高くなるため、フッ素濃度が高い下層の珪素膜が剥離層となり、フッ素濃度が低い上層の珪素膜が緩和層となる。形成された珪素膜は膜厚約５０ｎｍの剥離層と膜厚約５００ｎｍの緩和層を有する。
【００３０】
薄膜積層体１０２は、分析対象となる任意の薄膜を単層又は積層して形成すればよい。例えば、珪素を含む半導体膜、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等を含む、酸化膜又は窒化膜等の無機絶縁膜等を形成する。なお、本明細書では分析対象となる薄膜が単層構造の場合も、便宜的に薄膜積層体と呼ぶこととする。
【００３１】
なお、本明細書中において酸化窒化珪素とは、酸素の組成比が窒素の組成比よりも大きい物質であり、窒素を含んだ酸化珪素ともいうことができる。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の組成比が酸素の組成比よりも大きい物質であり、酸素を含む窒化珪素ともいうことができる。
【００３２】
また、図４に示すように、分析対象となる膜の下層が緩和層を兼ねるように形成しても良い。図４（Ａ）に示す分析試料は基板３０８上に剥離層３０６が形成され、剥離層３０６上に分析対象となる膜３０４が形成されている。分析対象となる膜３０４の下層は緩和層として機能する。例えば、分析対象となる膜３０４として珪素膜を形成し、イオン注入法で分析対象となる膜３０４に不純物元素をドーピングしてドープされた領域３１０を形成し（図４（Ｂ）を参照）、粘着性を有する支持体３０２を貼り付けて剥離する（図４（Ｃ）を参照）ことで、不純物元素ドーピング時に、珪素膜へドープされる不純物元素の深さを検出することができる。更には、本発明を用いることで、基板の裏面側を研磨して該研磨面に一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析する方法で検出される基板の情報が検出されないため、クレーターエッジ効果の影響も少なくでき、不純物元素のドーズ量等を精度良く評価することができる。
【００３３】
次に、基板１０５上に積層形成された剥離層１０４、緩和層１０３及び薄膜積層体１０２に開口部１０６を形成する（図２（Ｂ）参照）。
【００３４】
なお、開口部１０６は、例えば、物理的手段（カッター等の刃物又はレーザー照射）を用いて切り込みを入れて形成すればよい。剥離層１０４、緩和層１０３及び薄膜積層体１０２に開口部１０６を形成することで、分析試料となる薄膜積層体１０２を基板から剥離する際に剥がれやすくなる。
【００３５】
次に、薄膜積層体１０２の最上層の表面に支持体１０１の粘着性を有する面を貼りあわせる。支持体１０１は、開口部１０６上の一部又は全部を覆って貼る（図２（Ｃ）参照）。
【００３６】
支持体１０１には、耐熱性が高く、高真空又は超高真空に維持されているＳＩＭＳ分析装置内において、分析結果に影響を及ぼす程度の汚染がない材質のものを用いる。ＳＩＭＳ法による分析では、測定時の分析試料への一次イオンの照射による帯電（チャージアップ）を防止するために、帯電している電荷と逆の極性の電荷を照射する中和銃（例えば、電子を照射する電子銃。）により、電荷を照射する場合がある。このとき、中和銃の照射による影響で分析試料が加熱されて温度が上昇することがあるため、支持体１０１が有する耐熱性とは、この温度上昇に耐えることのできる程度をいう。また、分析試料は、上記のように中和銃等の影響により分析中に加熱されることがあるため、この加熱による温度の上昇を考慮して、分析結果に影響を及ぼす程度の汚染がない粘着材を一方の面に有する支持体１０１を選定する必要がある。支持体１０１として、基材にポリイミド又はカプトン（登録商標）フィルム等を用い、粘着材にシリコーン系接着剤を用いることができる。好ましくはカプトン（登録商標）テープを用いる。
【００３７】
図５は、図２（Ｃ）の上面図を示す。図２（Ｃ）は、図５における線分ＯＰの断面図に相当する。図５において、薄膜積層体１０２の下方には、図２（Ｃ）に示すように緩和層１０３、剥離層１０４及び基板１０５が設けられている。薄膜積層体１０２には開口部１０６が設けられており、開口部１０６上を覆うように支持体１０１が貼り合わされている。なお、図５（Ａ）に示すように、支持体１０１は薄膜積層体１０２上、及び開口部１０６上の全面に設ける必要はないが、図５（Ｂ）に示すように、開口部１０６の全体を覆うように支持体を貼り合わせても良い。好ましくは、図５（Ａ）に示すように、支持体１０１が開口部１０６の全体を覆わず、開口部１０６の両端が露出されるように支持体１０１を貼り合わせる。図５（Ａ）に示すように支持体を貼り合わせることで、スムーズに剥離することができる。
【００３８】
次に、剥離層１０４、緩和層１０３、薄膜積層体１０２及び支持体１０１を基板１０５から剥離する（図２（Ｄ）参照）。以上によって、剥離された剥離層１０４、緩和層１０３、薄膜積層体１０２及び支持体１０１を有する積層体からなる分析試料が得られる。
【００３９】
なお、分析試料を基板１０５から剥離する際には、あらかじめ形成された開口部１０６をきっかけとして支持体１０１を剥がすと、剥離層１０４と基板１０５の界面を境界として複雑な工程を経ることなく剥離することができる。剥離工程後の支持体１０１には、基板１０５上に形成されていた剥離層１０４、緩和層１０３及び薄膜積層体１０２が転写された状態となる。なお、分析試料は剥離層１０４を境界として剥離させるため、剥離工程後に支持体１０１に転写された剥離層１０４は、膜厚が部分的に薄くなる場合がある。
【００４０】
以上により、支持体１０１、薄膜積層体１０２、緩和層１０３、剥離層１０４の積層体で構成される分析試料を作製することができる。
【００４１】
次に、本発明を適用して作製した分析試料を分析する手法について説明する。図６に、ＳＩＭＳ分析の模式図を示す。図６に示すＳＩＭＳ分析の様子の模式図では、ＳＩＭＳ分析装置は、イオン源４０１と、検出器４０２と、中和銃４０３と、を具備している。イオン源４０１から照射された一次イオン４０５により分析試料４０４の表面がスパッタリングされ、分析試料の表面から二次イオン４０６が発生する。二次イオン４０６を検出器４０２により検出することで、本発明を適用して作製した分析試料４０４を分析することができる。
【００４２】
イオン源４０１は、固体セシウムを有するタンクをヒーターで加熱することでセシウムイオン（Ｃｓ＋）が発生する構成となっている。一次イオン４０５であるセシウムイオン（Ｃｓ＋）は、電気的に加速され、分析試料４０４に衝突し、二次イオン４０６が発生する。二次イオン４０６は、多くの中性粒子と、少量の陽イオンと、少量の陰イオンと、からなる。水素、炭素、窒素、酸素及びフッ素等の一般的に大気成分と呼ばれる元素が含まれる場合には、陰イオンを検出器４０２まで導入し、検出器４０２の四重極型質量分析器によって分析試料４０４に含まれる微量の不純物を検出する。
【００４３】
中和銃４０３は、一次イオン４０５の照射により発生する、分析試料４０４のチャージアップ（帯電）を防止し、電気的に中和する為の電子銃である。分析試料４０４の表面における一次イオン４０５の被照射領域を覆うように、帯電する電荷と逆の極性の電荷を照射する。中和銃４０３を用いることにより、分析試料４０４のチャージアップを防止することができる。また、分析試料４０４の直下がガラス基板や有機物（テープ等）のような絶縁性物質である場合にも、チャージアップの発生を防止し、二次イオン４０６を安定して発生させることができる。
【００４４】
分析試料４０４は、支持体１０１上に剥離層１０４、緩和層１０３及び薄膜積層体１０２が積層された積層構造を有する。図６に示すように、一次イオン４０５が剥離層１０４に照射されてスパッタリングされ、二次イオン４０６が検出される。つまり、分析試料４０４では、剥離層１０４から順に膜中の組成が分析される。剥離層は基板と比較すると、はるかに薄いため、クレーターエッジ効果等の影響をほぼ無視できるほどに小さい。
【００４５】
以上のように、本発明を用いることで、基板の研磨を行うことなく、試料裏面側から一次イオンを照射することができる。そのため、不純物の濃度分析を複雑な工程を経ることなく高精度に行うことができる。つまり、基板の研磨工程を行うことなく、不純物の深さ方向の分析を高精度で行うことができる。
【００４６】
また、本発明を用いることで、例えば、イオン注入装置によるイオンドーピングによって薄膜に不純物がドーピングされた時など薄膜の最上層の表面に高濃度の不純物が分布している場合でも、薄膜の下層の低濃度に不純物が分布している領域から不純物分析を精度良く行うことができる。
【実施例１】
【００４７】
本発明を適用してＳＩＭＳ法により深さ方向の濃度分布を分析した結果について説明する。
【００４８】
図７は、本発明を適用して作製した試料ＡをＳＩＭＳ法で分析した結果（プロファイル）を示す。試料Ａは、実施の形態にて説明した分析試料４０４と同様の構成であり、粘着性を有する支持体として用いたカプトン（登録商標）テープ上に分析対象となる薄膜積層体、緩和層、剥離層が順次積層された構造とした。試料Ａに対しては、剥離層１０４側から一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析を行った。なお、中和銃（電子銃）により発生する熱の影響で試料Ａが変形しないように、試料Ａをステージに密着させ、確実に固定した。
【００４９】
なお、本実施例中においてカプトン（登録商標）テープとは、基材にカプトン（登録商標）フィルムを用い、粘着材としてシリコーン系接着剤を用いたテープであり、例えば、プリント基板のはんだ付けに際して、マスキングとして用いられるものである。
【００５０】
図８は、比較例となる試料ＢをＳＩＭＳ分析した結果（プロファイル）を示す。試料Ｂは、実施の形態１にて説明した図２（Ａ）に示す積層構造と同様の構成であり、ガラス基板上に剥離層、緩和層及び薄膜積層体が順次積層されている。試料Ｂに対しては、薄膜積層体側（最上層の表面側）から一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析を行った。なお、試料Ａは、試料Ｂと同一の工程にて作製した薄膜積層体上に粘着性を有する支持体を貼り合わせて転置した構造とした。従って、試料Ａ及び試料Ｂでは、剥離層、緩和層及び薄膜積層体は同一の層により形成されている。
【００５１】
試料Ａ及び試料ＢのＳＩＭＳ分析において、測定元素は、珪素、水素、炭素、窒素、酸素及びフッ素とした。なお、図８及び図７において、珪素はＳｉと記載し、水素はＨと記載し、炭素はＣと記載し、窒素はＮと記載し、酸素はＯと記載し、フッ素はＦと記載した。図８及び図７では横軸に一次イオンの被照射面からの深さを、縦軸にイオン強度を示している。
【００５２】
図８において、珪素のイオン強度は、約５×１０４ｃｏｕｎｔｓ／ｓｅｃｏｎｄで安定している。
【００５３】
図７において、珪素のイオン強度は、約８×１０４ｃｏｕｎｔｓ／ｓｅｃｏｎｄで安定しており、図８と同程度のイオン強度で安定している。
【００５４】
図７と図８とを比較することで、本発明を適用した場合（剥離した場合を示す図７）であっても、本発明を適用していない場合（剥離していない場合を示す図８）と同様に分析を行うことができることがわかる。
【実施例２】
【００５５】
ＳＩＭＳ法により深さ方向の濃度分布を分析するに際して、本発明を用いて剥離を行った試料と行っていない試料とを比較した結果について説明する。
【００５６】
不純物元素としてボロン（Ｂ）がドープされた珪素膜を分析した結果を示す。図９には、本発明を適用して作製した試料ＣをＳＩＭＳ法で分析した結果（プロファイル）を示している。試料Ｃは、実施の形態にて説明した分析試料４０４と同様の構成であり、粘着性を有する支持体として用いたカプトン（登録商標）テープ上に分析対象となる薄膜積層体及び緩和層として珪素膜、剥離層としてフッ素を含む珪素膜が順次積層され、薄膜積層体及び緩和層として形成されている珪素膜にはボロン（Ｂ）がドープされている。試料Ｃでは、剥離層側から一次イオンとしてセシウム（Ｃｓ＋）を照射してＳＩＭＳ分析を行った。なお、試料Ｃにおいて、中和銃（電子銃）により発生する熱の影響で試料Ｃが変形しないように、試料Ｃをステージに密着させ、確実に固定した。
【００５７】
なお、本実施例中においてカプトン（登録商標）テープとは、基材にカプトン（登録商標）フィルムを用い、粘着材にシリコーン系接着剤を用いたテープであり、例えば、プリント基板のはんだ付けに際して、マスキングとして用いられるものである。
【００５８】
図１０には、比較例となる試料ＤをＳＩＭＳ分析した結果（プロファイル）を示す。試料Ｄは、実施の形態にて説明した図２（Ａ）の積層構造と同様の構成であり、ガラス基板上に剥離層、緩和層、及び薄膜積層体が順次積層された構造とした。試料Ｄでは、薄膜積層体側（最上層の表面側）から一次イオンとしてセシウム（Ｃｓ＋）を照射してＳＩＭＳ分析を行った。なお、試料Ｃは、試料Ｄと同一の工程にて作製した薄膜積層体上に粘着性を有する支持体を貼り合わせて、転置した構造とした。従って、試料Ｃと試料Ｄについて、剥離層、緩和層及び薄膜積層体は同一の層で形成されている。試料Ｃ及び試料Ｄに対しては、どちらも一次イオンの加速電圧を３ｋＶ、電流密度を１００ｎＡとして分析を行った。
【００５９】
試料Ｃと試料ＤのＳＩＭＳ分析において、測定元素は、ボロン、珪素及びフッ素とした。なお、図９及び図１０において、ボロンはＢと記載し、珪素はＳｉと記載し、フッ素はＦと記載した。ボロンについては１１Ｂと、その同位体である１０Ｂの双方を検出した。なお、図９及び図１０では横軸に一次イオンの被照射面からの深さを、縦軸にイオン強度を示している。
【００６０】
図９と図１０を比較すると、図１０では、珪素膜とボロンドープされた珪素膜の境界においてイオン強度は緩やかに変化している。対して、図９では、該境界においてイオン強度は急激に変化しており、該境界の位置が明確である。
【００６１】
更に、試料Ｃ及び試料Ｄに照射する一次イオンにＯ２を用いた場合のボロン（Ｂ）のＳＩＭＳ分析結果（プロファイル）を図１１及び図１２に示す。図１２では、図１０と同様に、珪素膜とボロンドープされた珪素膜の境界においてボロンの濃度は緩やかに変化している。図１１では、図９と同様に該境界においてボロンの濃度は急激に変化しており、該境界の位置が明確である。
【００６２】
図９と図１０との比較、及び図１１と図１２との比較から、試料Ｄでは薄膜積層体側から分析しているために、クレーターエッジ効果によって周辺のボロン元素を検出し、珪素膜とボロンドープされた珪素膜の境界の位置が不明瞭になっていると考えられる。一方で、本発明を適用した試料Ｃでは剥離層側から分析しているために、基板の裏面側を研磨して該研磨面に一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析する方法と同様に精度良く分析でき、分析結果のデータにおいて、珪素膜とボロンドープされた珪素膜の境界の位置が明確になっているのだと考えられる。
【００６３】
以上のように本発明を適用することで、ＳＩＭＳ分析試料を容易に作製することができ、基板の裏面側を研磨して該研磨面に一次イオンを照射してＳＩＭＳ分析する方法と同様に精度良くＳＩＭＳ分析を行うことが可能である。つまり、深さ方向の濃度分布をより正確に分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用して作製した分析試料の概念図。
【図２】本発明を適用して分析試料を作製する工程を説明する図。
【図３】本発明を適用して珪素膜を形成する際の容量結合型プラズマＣＶＤ装置の概念図。
【図４】本発明を適用して作製した分析試料の概念図。
【図５】本発明を適用して分析試料を作製する工程を説明する図。
【図６】本発明を適用して作製した分析試料について、ＳＩＭＳ分析の概念図。
【図７】本発明を適用したＳＩＭＳ分析の結果。
【図８】従来の分析試料をＳＩＭＳ分析した結果。
【図９】本発明を適用して作製した分析試料をＳＩＭＳ分析した結果。
【図１０】従来の分析試料をＳＩＭＳ分析した結果。
【図１１】本発明を適用して作製した分析試料をＳＩＭＳ分析した結果。
【図１２】従来の分析試料をＳＩＭＳ分析した結果。
【符号の説明】
【００６５】
１０１    支持体
１０２    薄膜積層体
１０３    緩和層
１０４    剥離層
１０５    基板
１０６    開口部
２００    容量結合型プラズマＣＶＤ装置
２０２    基板電極板
２０４    高周波電極板
２０６    ガス導入部
２０８    排気口
２０８Ａ    排気口
２０８Ｂ    排気口
２０８Ｃ    排気口
２０８Ｄ    排気口
２１０    交流電源
２１２    処理室
２１４    残留するフッ素
３０２    支持体
３０４    分析対象となる膜
３０６    剥離層
３０８    基板
３１０    ドープされた領域
４０１    イオン源
４０２    検出器
４０３    中和銃
４０４    分析試料
４０５    一次イオン
４０６    二次イオン
【図１】
2008134242.tif 000003
【図２】
2008134242.tif 000004
【図３】
2008134242.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008134242.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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