(57)【要約】【課題】段差計を用いてスパッタ深さを測定することなく、目的試料の元素の定量に用いるスパッタレート及び相対感度係数を求める。【解決手段】目的試料の元素分析に際し、基準試料を対象とするイオンスパッタ利用の元素分析を行い（Ｓ１）、その分析により得られるデータに、予め決定されている濃度プロファイル（モデル関数）をフィッティングすることにより（Ｓ２）、スパッタレートＳＲと相対感度係数ＲＳＦとを取得する（Ｓ３〜Ｓ６）。このスパッタレートＳＲと相対感度係数ＲＳＦとを用いることで、目的試料の濃度プロファイルを取得する（Ｓ７）。【選択図】    図２
2004157089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基板に所定の不純物が注入された第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析の結果から、前記所定の不純物に関する濃度プロファイルをコンピュータにより予め決定し、当該決定された濃度プロファイルを記憶手段に保存する決定ステップと、
前記第１の基準試料に注入された不純物と同一の不純物が注入された任意の目的試料の元素分析に際し、前記第１の基準試料と同一条件で作成された第２の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により、時間−検出信号強度の関係を表す第１のデータを取得して前記記憶手段に格納するステップと、
前記目的試料の元素分析に際して取得されて前記記憶手段に格納された前記第１のデータに、前記記憶手段に保存されている前記予め決定されている濃度プロファイルをコンピュータによりフィッティングし、当該フィッティングにより、前記第２の基準試料の元素分析におけるスパッタレートＳＲと前記所定の不純物の相対感度係数ＲＳＦとを取得するフィッティングステップと、
前記目的試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により取得される、時間−検出信号強度の関係を表す第２のデータに対し、前記スパッタレートＳＲに基づく時間から深さへの変換と、前記相対感度係数ＲＳＦに基づく検出信号強度から濃度への変換とを、前記コンピュータにより行うことにより、前記目的試料の濃度プロファイルを取得するステップと
を具備することを特徴とする濃度プロファイル較正方法。
【請求項２】
前記フィッティングステップは、前記第１のデータへのフィッティングにより当該第１のデータの示す濃度プロファイルに関するピーク時間、ピーク強度及びシフト時間を取得する第１のステップと、前記ピーク時間及びシフト時間をもとに前記スパッタレートＳＲを取得する第２のステップと、前記ピーク強度をもとに前記相対感度係数ＲＳＦを取得する第３のステップとを含むことを特徴とする請求項１記載の濃度プロファイル較正方法。
【請求項３】
前記決定ステップは、前記第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析の結果から、前記所定の不純物に関する濃度プロファイルとして、当該元素分析結果に適合する、パラメータ｛ｐ０｝により特定される第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）を決定するステップと、当該モデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）が適用可能な深さ方向ｄの最適区間Ｄ１＜ｄ＜Ｄ２を決定するステップとを含み、
前記第１のステップは、前記第２のデータに前記第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）を時間ｔ１＜ｔ＜ｔ２の範囲でフィッティングすることにより、前記第２のデータに適合する第２のモデル関数Ｆ（｛ｐ’｝）のパラメータ（｛ｐ’｝）を取得する第４のステップと、前記第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）を前記第２のモデル関数Ｆ（｛ｐ’｝）にフィッティングすることにより、ピーク時間及びシフト時間を取得する第５のステップと、前記取得されたピーク時間及びシフト時間をもとにスパッタレートＳＲ’を取得する第６のステップと、前記スパッタレートＳＲ’及びシフト時間をもとに、前記予め決定されている深さ方向の最適区間Ｄ１＜ｄ＜Ｄ２の境界Ｄ１及びＤ２に対応する新たな時点ｔ１及びｔ２を算出する第７のステップと、前記算出された時点ｔ１及びｔ２が収束するまで前記第４乃至第７のステップを繰り返させる第８のステップとを含む
ことを特徴とする請求項２記載の濃度プロファイル較正方法。
【請求項４】
前記決定ステップは、前記第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析が複数の測定箇所について実行されることにより前記測定箇所毎に取得される、時間−検出信号強度の関係を表す第３のデータと、前記測定箇所毎のクレータ深さとをもとに、前記測定箇所毎のスパッタレートＳＲｋ及び相対感度係数ＲＳＦｋを取得するステップと、前記測定箇所毎のスパッタレートＳＲｋ及び相対感度係数ＲＳＦｋをもとに前記測定箇所毎の第３のデータに対し、当該第３のデータに対応する前記スパッタレートＳＲｋに基づく時間から深さへの変換と、当該第３のデータに対応する前記相対感度係数ＲＳＦｋに基づく検出信号強度から濃度への変換とを行うことにより、前記測定箇所毎の濃度プロファイルを取得するステップとを含み、前記第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）は、前記測定箇所毎の濃度プロファイルに適合する前記目的試料の濃度プロファイルとして決定されることを特徴とする請求項３記載の濃度プロファイル較正方法。
【請求項５】
コンピュータに、
第１の基準試料に注入された所定の不純物と同一の不純物が注入された任意の目的試料の元素分析に際して行われる、前記第１の基準試料と同一条件で作成された第２の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により取得されて記憶手段に格納された、時間−検出信号強度の関係を表す第１のデータに、前記記憶手段に予め保存されている、前記第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析の結果から決定された、前記所定の不純物に関する濃度プロファイルをフィッティングすることにより、前記第２の基準試料の元素分析におけるスパッタレートＳＲと前記所定の不純物の相対感度係数ＲＳＦとを取得するステップと、
前記目的試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により取得される、時間−検出信号強度の関係を表す第２のデータに対し、前記スパッタレートＳＲに基づく時間から深さへの変換と、前記相対感度係数ＲＳＦに基づく検出信号強度から濃度への変換とを行うことにより、前記目的試料の濃度プロファイルを取得するステップと
を実行させるためのプログラム。
【請求項６】
第１の基準試料に注入された所定の不純物と同一の不純物が注入された任意の目的試料の元素分析に際して行われる、前記第１の基準試料と同一条件で作成された第２の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により取得されて記憶手段に格納された、時間−検出信号強度の関係を表す第１のデータに、前記記憶手段に予め保存されている、前記第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析の結果から決定された、前記所定の不純物に関する濃度プロファイルをフィッティングする手段であって、当該フィッティングにより、前記第２の基準試料の元素分析におけるスパッタレートＳＲと前記所定の不純物の相対感度係数ＲＳＦとを取得する手段と、
前記目的試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により取得される、時間−検出信号強度の関係を表す第２のデータに対し、前記スパッタレートＳＲに基づく時間から深さへの変換と、前記相対感度係数ＲＳＦに基づく検出信号強度から濃度への変換とを行うことにより、前記目的試料の濃度プロファイルを取得する手段と
を具備することを特徴とする濃度プロファイル分析処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的試料における深さ方向の濃度プロファイル（元素濃度分布）の定量分析技術に係り、特にＳＩＭＳ（二次イオン質量）分析法、ＡＥＳ（オージェ電子強度）分析法、或いはＸＰＳ（Ｘ線光電子）分析法を利用した濃度プロファイル分析に好適な濃度プロファイル較正方法及び濃度プロファイル分析処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
目的試料における深さ方向の濃度プロファイル（元素濃度分布）の定量分析技術として、イオンビームを用いたスパッタ現象、いわゆるイオンスパッタを利用した定量分析技術が知られている。目的試料の不純物濃度は未知である。一方、目的試料の基準となる基準試料（標準試料）の不純物濃度は既知である。
【０００３】
従来、イオンスパッタを利用した元素（不純物）の濃度プロファイルの定量分析では、基準試料の例えばＳＩＭＳ分析による測定毎に、スパッタにより形成された、つまりイオンビームによりエッチングされた穴（クレータ）の深さが、段差計で計測される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
基準試料のクレータ深さの計測は、目的試料の不純物（元素）の定量に用いる相対感度係数ＲＳＦ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を求めるために行われる。従来、この相対感度係数ＲＳＦは、目的試料と同一測定条件で基準試料を測定することにより、以下の手順で求められる。
【０００５】
▲１▼まず、基準試料をＳＩＭＳ分析装置にセットする。
【０００６】
▲２▼次に、ＳＩＭＳ分析装置を利用して、基準試料にイオンビーム（一次イオン）を照射し、基準試料から放出される二次イオンの強度（検出粒子の信号強度）を検出する。これにより、ＳＩＭＳ分析装置を用いた基準試料の測定において、スパッタ時間ｔ（ｔ１，ｔ２，…，ｔｎ（＝Ｔ））に対する不純物及び主成分の各々のイオン強度Ｉ（ｔ）及びＩＭ（ｔ）のデータを、「スパッタ時間−イオン強度」のデータとして取得する。スパッタ時間ｔはイオンビームの照射時間であり、測定開始からの経過時間（測定時間）である。なお、ＳＩＭＳ分析に代えてＡＥＳ分析を用いる場合には、「スパッタ時間−電子強度」のデータが取得されることになる。イオン強度及び電子強度は、いずれも検出粒子の信号強度である点で共通する。
【０００７】
▲３▼次に、ＳＩＭＳ分析装置を用いた基準試料の測定が終了すると、当該基準試料をＳＩＭＳ分析装置から取り外し、その時点、つまり測定（スパッタ）終了時点におけるクレータ深さＤを、段差計により計測する。
【０００８】
▲４▼計測されたクレータ深さＤと総測定（総スパッタ）時間Ｔとから、スパッタの速さ（スパッタレート）ＳＲを、コンピュータにより、次式
ＳＲ＝Ｄ／Ｔ                  …（１）
に従って求める。
【０００９】
▲５▼任意のスパッタ時間ｔにおけるクレータ深さｄは、スパッタレートＳＲをもとに、コンピュータによるｄ＝ＳＲ・ｔの演算により求められる。そこで、このスパッタレートＳＲを利用して、「スパッタ時間−イオン強度」のデータを、コンピュータにより「クレータ深さ−イオン強度」に変換する。即ち、Ｉ（ｔ）及びＩＭ（ｔ）のデータを、Ｉ（ｄ）及びＩＭ（ｄ）のデータに変換する。
【００１０】
▲６▼この変換後のＩ（ｄ）及びＩＭ（ｄ）と基準試料に対する不純物のドーズ量ＤＯＳＥとをもとに、相対感度係数ＲＳＦを、コンピュータにより、次式に従って求める。
【００１１】
【数１】
2004157089.tif 000003
【００１２】
ここで、ドーズ量ＤＯＳＥは、基準試料を作成した際の試料作成条件により既に分かっている。通常、基準試料には、不純物のドーズ量ＤＯＳＥが既知のイオン注入試料が用いられる。
【００１３】
以上の手順のうち、▲２▼におけるＩ（ｔ）及びＩＭ（ｔ）のデータの取得と、▲４▼におけるＳＲの算出と、▲５▼におけるＩ（ｔ）及びＩＭ（ｔ）からＩ（ｄ）及びＩＭ（ｄ）への変換処理と、▲６▼における相対感度係数ＲＳＦの算出とは、全て自動的に行われる。
【００１４】
【非特許文献１】
日本表面科学会編、「二次イオン質量分析法」、丸善株式会社、平成１１年７月５日発行、ｐ．９０−９８
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、イオンスパッタを利用して目的試料の深さ方向の濃度プロファイルを定量分析する従来技術では、目的試料の不純物の定量に用いる相対感度係数ＲＳＦを求めるために、不純物のドーズ量が既知の基準試料（標準試料）を対象とするＳＩＭＳ或いはＡＥＳによる測定（分析）毎に、クレータ深さを段差計で計測する必要がある。この段差計によるクレータ深さの計測が終了しなければ、上記▲４▼以降の処理を実行できない。よって、従来技術においては、濃度プロファイルの定量分析の作業効率が悪いという問題がある。しかも、段差計によるクレータ深さの計測では、計測に伴う試料の損傷（特に、柔らかい膜が形成された試料の場合）により深さ計測値の誤差が大きくなりやすい。また、計測値の読み取りミスや読み取った計測値をコンピュータに入力する際の入力ミスを招きやすい。つまり、従来技術では、高精度な深さ測定が難しいという問題がある。
【００１６】
本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、基準試料を対象とするイオンスパッタ利用の元素分析により得られたデータに、予め決定されている基準試料の濃度プロファイルをフィッティングするデータ処理により、段差計を用いてクレータ深さを測定することなく、目的試料の元素の定量に用いるスパッタレート及び相対感度係数を求めることができる、濃度プロファイル較正方法及び濃度プロファイル分析処理装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、目的試料における深さ方向の濃度プロファイルを基準試料の分析結果をもとに較正する濃度プロファイル較正方法が提供される。この方法は、所定の基板に所定の不純物が注入された第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析の結果から、上記所定の不純物に関する濃度プロファイルをコンピュータにより予め決定し、当該決定された濃度プロファイルを記憶手段に保存する決定ステップと、上記第１の基準試料に注入された不純物と同一の不純物が注入された任意の目的試料の元素分析に際し、上記第１の基準試料と同一条件で作成された第２の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により、時間−検出信号強度の関係を表す第１のデータを取得して上記記憶手段に格納するステップと、上記目的試料の元素分析に際して取得されて上記記憶手段に格納された第１のデータに、上記記憶手段に保存されている予め決定されている濃度プロファイルをコンピュータによりフィッティングし、当該フィッティングにより、上記第２の基準試料の元素分析におけるスパッタレートＳＲと上記所定の不純物の相対感度係数ＲＳＦとを取得するフィッティングステップと、上記目的試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析により取得される、時間−検出信号強度の関係を表す第２のデータに対し、上記スパッタレートＳＲに基づく時間から深さへの変換と、上記相対感度係数ＲＳＦに基づく検出信号強度から濃度への変換とを、上記コンピュータにより行うことにより、上記目的試料の濃度プロファイルを取得するステップとから構成される。
【００１８】
このような構成においては、一旦、第１の基準試料を対象とする元素分析を行って、当該基準試料に注入されている所定の不純物に関する濃度プロファイル、つまり第１の基準試料を対象とする元素分析結果のデータに適合する濃度プロファイルを決定し、その濃度プロファイルを記憶手段に保存しておくならば、それ以後、目的試料の元素分析を行う際には、当該記憶手段に保存されている濃度プロファイルを利用することにより、従来技術とは異なって、段差計による段差（クレータ深さ）測定を行うことなく、目的試料における不純物の定量に必要なスパッタレートＳＲ及び相対感度係数ＲＳＦを算出できる。即ち、上記の構成においては、第１の基準試料の分析により予め決定された濃度プロファイルを、当該第１の基準試料と同一条件で作成された第２の基準試料を対象とするイオンスパッタ利用の元素分析の結果（第１のデータ）にフィッティングすることにより、スパッタレートＳＲ及び相対感度係数ＲＳＦを簡単に取得できる。
【００１９】
ここで、上記フィッティングステップを、第１のデータへのフィッティングにより当該第１のデータの示す濃度プロファイルに関するピーク時間、ピーク強度及びシフト時間を取得する第１のステップと、上記ピーク時間及びシフト時間をもとに上記スパッタレートＳＲを取得する第２のステップと、上記ピーク強度をもとに上記相対感度係数ＲＳＦを取得する第３のステップとから構成するとよい。
【００２０】
また、上記決定ステップを、上記第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析の結果から、上記所定の不純物に関する濃度プロファイルとして、当該元素分析結果に適合する、パラメータ｛ｐ０｝により特定される第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）を決定するステップと、当該モデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）が適用可能な深さ方向ｄの最適区間Ｄ１＜ｄ＜Ｄ２を決定するステップとから構成すると共に、上記第１のステップを、第２のデータに上記第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）を時間ｔ１＜ｔ＜ｔ２の範囲でフィッティングすることにより、上記第２のデータに適合する第２のモデル関数Ｆ（｛ｐ’｝）のパラメータ（｛ｐ’｝）を取得する第４のステップと、この第２のモデル関数Ｆ（｛ｐ’｝）に上記第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝）をフィッティングすることにより、ピーク時間及びシフト時間を取得する第５のステップと、取得されたピーク時間及びシフト時間をもとにスパッタレートＳＲ’を取得する第６のステップと、上記スパッタレートＳＲ’及びシフト時間をもとに、上記予め決定されている深さ方向の最適区間Ｄ１＜ｄ＜Ｄ２の境界Ｄ１及びＤ２に対応する新たな時点ｔ１及びｔ２を算出する第７のステップとから構成し、上記算出された時点ｔ１及びｔ２が収束するまで上記第４乃至第７のステップを繰り返すようにするとよい。このようにモデル関数を導入することで、高精度なフィッティングが可能となる。
【００２１】
また、上記第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝を決定するのに、第１の基準試料を対象とするイオンスパッタを利用した元素分析が複数の測定箇所について実行されることにより当該測定箇所毎に取得される、時間−検出信号強度の関係を表す第３のデータと、当該測定箇所毎のクレータ深さとを用いるならば、当該第１のモデル関数Ｆ（｛ｐ０｝を高精度に決定できる。
【００２２】
なお、以上の濃度プロファイル較正方法に係る本発明は、当該方法中の主要な各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムに係る発明としても、当該主要な各ステップを実行するコンピュータ（濃度プロファイル分析処理装置）に係る発明としても成立する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態に係る濃度プロファイル分析装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、濃度プロファイル分析装置は、ＳＩＭＳ分析装置１１と、データサーバ１２と、端末１３とから構成される。ＳＩＭＳ分析装置１１と、データサーバ１２と、端末１３とは、ネットワーク、例えばＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）１４により相互接続されている。
【００２５】
ＳＩＭＳ分析装置１１は、当該装置１１にセットされた試料にイオンビーム（一次イオン）を照射し、当該試料から放出される二次イオンの強度（検出粒子の信号強度）を、当該装置１１に内蔵の二次イオン検出器（図示せず）により、予め設定されたサンプリング周期で検出する周知のＳＩＭＳ分析機能を有する元素分析装置である。ＳＩＭＳ分析装置１１（内の二次イオン検出器）により検出（採取）されたサンプリング周期毎のイオン強度のデータは、ＬＡＮ１４を介してデータサーバ１２に転送されて、当該データサーバ１２内に保存される。ここでは、試料に含まれる不純物のイオン強度Ｉ（ｔ）と当該試料の主成分のイオン強度ＩＭ（ｔ）とが検出される。サンプル周期毎に検出されたＩ（ｔ）及びＩＭ（ｔ）は、当該サンプル周期に対応する時間（スパッタ時間）ｔと対をなして、「スパッタ時間−イオン強度」のデータとして、（ｔ，Ｉ（ｔ））及び（ｔ，ＩＭ（ｔ））の形式で、データサーバ１２に保存される。
【００２６】
データサーバ１２は、例えば独立のコンピュータである。データサーバ１２は、ＳＩＭＳ分析装置１１によるＳＩＭＳ測定でサンプリング周期毎に採取された「スパッタ時間−イオン強度」のデータを保存する記憶手段を提供する。データサーバ１２には、端末１３でのデータ処理で生成されたデータ（処理データ）も保存される。この処理データは、後述する事前工程で求められるモデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）を含む。
【００２７】
端末１３は、目的試料における深さ方向の濃度プロファイル（元素濃度分布）の定量分析のためのデータ処理（濃度プロファイル分析処理）を行うコンピュータである。端末１３は、この濃度プロファイル分析処理のためのプログラム（濃度プロファイル分析プログラム）１３１が格納された記憶装置１３２を備えている。このプログラム１３１は、データサーバ１２に保存されている、サンプリング周期毎の「スパッタ時間−イオン強度」のデータ（ここでは、基準試料における「スパッタ時間−イオン強度」のデータ）に、不純物の分布と適合する関数（モデル関数）をフィッティングするための処理（フィッティング処理）ルーチンを含む。また端末１３は、プログラム１３１を実行するＣＰＵ１３３と、キーボード、マウス等の入力装置１３４と、表示装置１３５と、ＬＡＮ１４との間でデータを入出力する入出力インタフェース１３６とを備えている。
【００２８】
端末１３（内のＣＰＵ１３３）によるフィッティング処理では、ピーク時間ＴＰとピーク強度ＩＰとシフト時間ΔＴとが求められる。ピーク時間ＴＰは「スパッタ時間−イオン強度」のデータにより表されるデータプロファイル中のイオン強度が最大となるスパッタ時間、ピーク強度ＩＰは当該最大のイオン強度である。シフト時間ΔＴは、データプロファイルにモデル関数をフィッティングした際の、プレスパッタや表面汚染に起因するピーク位置に対する時間軸方向のシフト（ずれ）量である。
【００２９】
端末１３（内のＣＰＵ１３３）はまた、上記モデル関数のピーク深さＤＰ０とピーク濃度ＣＰ０を予め求める。端末１３（内のＣＰＵ１３３）は更に、上記ピーク時間ＴＰ及びシフト時間ΔＴとピーク深さＤＰ０とから、スパッタレートＳＲを算出し、そのスパッタレートＳＲを用いて相対感度係数ＲＳＦを算出する。
【００３０】
次に、図１の濃度プロファイル分析装置における、フィッティングによる濃度プロファイルの較正の全体の流れについて、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３１】
まず作業者は、ＳＩＭＳ分析装置１１に、不純物濃度が既知の基準試料（第２の基準試料）をセットする。そして作業者は、ＳＩＭＳ分析装置１１を起動するための操作を行う。すると、ＳＩＭＳ分析装置１１は、当該分析装置１１にセットされた基準試料を対象とする周知の測定（ＳＩＭＳ分析）を開始する（ステップＳ１）。
【００３２】
これによりＳＩＭＳ分析装置１１は、基準試料の表面の、作業者により指定された箇所（領域）に、イオンビーム（一次イオン）を照射する。ＳＩＭＳ分析装置１１は、このイオンビームの照射により、基準試料から放出される二次イオンの強度を、当該ＳＩＭＳ分析装置１１に内蔵の二次イオン検出器により検出する。
【００３３】
二次イオン検出器の検出出力（イオン強度）は、作業者の操作によって予め設定されたサンプリング周期でＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換される。そして、ＳＩＭＳ分析装置１１での測定（分析）結果である、各サンプル周期に対応するスパッタ時間ｔ（ｔ＝ｔ１，…，ｔｍ）とイオン強度（のデジタル変換値）Ｉ（ｔ）との対のデータ、つまり「スパッタ時間−イオン強度」のデータ（ｔ，Ｉ（ｔ））が、データサーバ１２に保存される。
【００３４】
以下の説明では、全サンプリング期間に亙って取得されたデータ（ｔ，Ｉ（ｔ））の配列（集合）、つまり｛（ｔ１，Ｉ（ｔ１）），…，（ｔｍ，Ｉ（ｔｍ））｝をＩで表す。また、データＩを、Ｉ（ｔ）または｛Ｉ（ｔ１），…，Ｉ（ｔｍ）｝と表現することもある。なお、ｔｍは測定開始から測定終了までの全サンプリング期間、つまり総測定（総スパッタ）時間Ｔである。データＩ＝Ｉ（ｔ）は、対応する元素の時間方向のプロファイル（生データプロファイル）を示す。
【００３５】
上記ステップＳ１では、ＳＩＭＳ分析装置１１による基準試料の測定（ＳＩＭＳ分析）が例えば１回行われる。この基準試料の測定により、元素毎に「スパッタ時間−イオン強度」のデータＩが取得され、データサーバ１２に保存される。
【００３６】
本実施形態で適用される基準試料（第２の基準試料）は、不純物としてボロン（Ｂ）が例えばイオン注入されたシリコン（Ｓｉ）基板（シリコンウエハ）から切り出されたチップである。また、後述する事前工程で用いられる基準試料（第１の基準試料）は、このウエハから切り出された別のチップである。
【００３７】
つまり本実施形態では、ボロン（Ｂ）がイオン注入された同一シリコンウエハから複数のチップが切り出され、そのうちの１つが、事前工程で基準試料（第１の基準試料）として用いられ、別の１つが、目的試料の濃度プロファイル分析で基準試料（第２の基準試料）として用いられる。このため、事前工程で用いられる基準試料と目的試料の濃度プロファイル分析で用いられる基準試料とは、等価的に同一試料であると見なすこともできる。
【００３８】
なお、これらのチップ（基準試料）は必ずしも同一ウエハから切り出される必要はなく、同一条件で作成された基板に不純物（元素）が同一条件で注入された試料であればよい。但し、精度の点からは、同一ウエハから切り出されたチップを基準試料として使用することが好ましい。
【００３９】
さて、ボロン（Ｂ）がイオン注入されたシリコン（Ｓｉ）基板（シリコンウエハ）から切り出されたチップを基準試料とする本実施形態では、上記データＩは、Ｓｉ（主成分）とＢ（不純物）の各々について取得される。なお、両者のデータを区別する必要がある場合には、主成分のデータをＩＭと表す。
【００４０】
さて、ＳＩＭＳ分析装置１１での測定によりデータサーバ１２に基準試料の「スパッタ時間−イオン強度」のデータＩ、つまりＩ＝Ｉ（ｔ）＝｛Ｉ（ｔ１），…，Ｉ（ｔｍ）｝が保存されると、例えば作業者の操作により、端末１３の記憶装置１３２に格納されている濃度プロファイル分析プログラム１３１が起動される。端末１３内のＣＰＵ１３３は、このプログラム１３１に従い、まず、モデル関数ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）を、基準試料のデータ（生データ）プロファイルＩ（ｔ）へフィッティングする、つまりピーク位置（ピーク時間）及びピーク強度を合わせるフィッティング処理を行う（ステップＳ２）。このモデル関数ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝は、データサーバ１２に保存されているモデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）をもとに求められる。
【００４１】
図３に、上記フィッティング処理の概念を示す。この図３から明らかなように、モデル関数ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）を基準試料のデータプロファイルＩ（ｔ）へフィッティングすることにより、フィッティング終了時には、目的とする不純物（Ｂ）のデータプロファイルに関し、ピーク時間ＴＰとピーク強度ＩＰとシフト時間ΔＴとが求められる。この不純物（Ｂ）のピーク時間ＴＰに検出された主成分（Ｓｉ）のイオン強度をＩＭＰと表す。フィッティング処理の詳細は後述する。
【００４２】
端末１３内のＣＰＵ１３３は、フィッティング処理によりピーク時間ＴＰとピーク強度ＩＰとシフト時間ΔＴとを求めると、ステップＳ１での測定に用いられた基準試料のスパッタレートＳＲを、次式
ＳＲ＝ＤＰ０／（ＴＰ−ΔＴ）      …（３）
に従って算出する（ステップＳ３）。ここで、ＤＰ０は、事前工程で予め求められているピーク深さである。つまり、ＣＰＵ１３３は、予め求められているピーク深さＤＰ０と、ステップＳ２でのフィッティング処理で求められたピーク時間ＴＰ及びシフト時間ΔＴとから、スパッタレートＳＲを算出する。
【００４３】
次にＣＰＵ１３３は、ステップＳ１での測定に用いられた基準試料について、ピーク深さのばらつきが大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。このピーク深さのばらつきの大小を判定する方法については後述する。
【００４４】
もしステップＳ１での測定に用いられた基準試料について、ピーク深さのばらつきが小さいと判定されるならば、ＣＰＵ１３３は相対感度係数ＲＳＦを、前記式（２）に従って従来技術と同様にして算出する（ステップＳ５）。ここで、式（２）中のＤには、例えば、総測定時間Ｔに対応するクレータ深さが用いられる。この深さは、例えばスパッタレートＳＲと時間Ｔとから算出される。ここで、総測定時間Ｔに代えて、有効なイオン強度（例えば、予め定められた閾値を超えるイオン強度）が検出される時間を適用してもよい。また、式（２）中の「深さ（ｘ）−イオン強度」を表すＩ（ｘ）及びＩＭ（ｘ）は、ステップＳ１で求められたＩ（ｔ）及びＩＭ（ｔ）を対象に、「スパッタ時間（ｔ）−イオン強度」から「深さ（ｘ）−イオン強度Ｉ」へのデータ変換を行うことにより取得される。また、式（２）中のドーズ量（不純物のドーズ量）ＤＯＳＥは、基準試料を作成した際に、その試料作成条件により既に分かっている。
【００４５】
これに対し、ステップＳ１での測定に用いられた基準試料について、ピーク深さのばらつきが大きいと判定されるならば、ＣＰＵ１３３は相対感度係数ＲＳＦを、次式
ＲＳＦ＝ＣＰ０・ＩＭＰ／ＩＰ      …（４）
に従って算出する（ステップＳ６）。ここで、ＣＰ０は、後述するように、事前工程で予め求められるピーク濃度の平均値である。また、ＩＰはステップＳ２で求められる不純物（Ｂ）のピーク強度、ＩＭＰは当該不純物（Ｂ）のピーク時間ＴＰに検出された主成分（Ｓｉ）のイオン強度である。
【００４６】
ＣＰＵ１３３は、ステップＳ５またはＳ６を実行すると、当該ステップＳ５またはＳ６で求められた相対感度係数ＲＳＦと、上記ステップＳ３で求められたスパッタレートＳＲとを用いて、目的試料の深さ方向の濃度プロファイルを求める（ステップＳ７）。そのためには、目的試料を対象にＳＩＭＳ分析装置１１による測定（ＳＩＭＳ分析）を行って、「スパッタ時間−イオン強度」のデータＩ＝＝Ｉ（ｔ）＝｛（ｔ１，Ｉ（ｔ１）），…，（ｔｍ，Ｉ（ｔｍ））｝を取得し、データサーバ１２に保存する必要がある。
【００４７】
ＣＰＵ１３３は、データサーバ１２に保存された、目的試料の「スパッタ時間−イオン強度」のデータＩ＝Ｉ（ｔ）＝｛（ｔ１，Ｉ（ｔ１）），…，（ｔｍ，Ｉ（ｔｍ））｝について、スパッタ時間を深さに、イオン強度を濃度に、それぞれ変換することで、目的試料の深さ方向の濃度プロファイルを取得する。ここで、スパッタ時間ｔから深さｄへの変換は、スパッタレートＳＲを用い、ｄ＝ＳＲ・ｔ（後述する式（７）参照）の演算により行われる。また、スパッタ時間ｔから深さｄへの変換後に、イオン強度Ｉ（ｄ）から濃度Ｃ（ｄ）への変換が、相対感度係数ＲＳＦを用い、Ｃ（ｄ）＝ＲＳＦ・Ｉ（ｄ）／ＩＭ（ｄ）（後述する式（８）参照）の演算により行われる。
【００４８】
このように本実施形態においては、目的試料における不純物の定量に必要なスパッタレートＳＲ及び相対感度係数ＲＳＦを、基準試料（第２の基準試料）の分析結果と、事前工程で基準試料（第１の基準試料）の分析から予め決定されているモデル関数とをもとに求めている。即ち、第１の基準試料の分析から決定されたモデル関数を第２の基準試料の分析結果であるデータプロファイルにフィッティングすることにより、スパッタレートＳＲ及び相対感度係数ＲＳＦを求めている。更に具体的に述べるならば、上記フィッティングによりピーク時間ＴＰとピーク強度ＩＰとシフト時間ΔＴとを求め、しかる後にピーク時間ＴＰとシフト時間ΔＴとを利用してスパッタレートＳＲを、ピーク強度ＩＰを利用して相対感度係数ＲＳＦを、それぞれ求めている。
【００４９】
よって本実施形態においては、スパッタレートＳＲ及び相対感度係数ＲＳＦを求めるために従来必要であった、分析後の基準試料（第２の基準試料）を対象とする段差計による段差（クレータ深さ）の測定を不要にできる。なお、事前工程では、後述するように段差計による測定が必要となる。しかし、この測定は事前工程で必要となるだけである。つまり本実施形態においては、目的試料の分析時における段差計による測定が不要となり、目的試料の分析毎に段差計による測定が必要となる従来技術と異なって、濃度プロファイルの定量分析の作業効率が向上する。
【００５０】
また、本実施形態においては、目的試料の分析毎に行われる上記フィッティング処理の結果を、分析結果のばらつきや再現性の確認に利用できる。これにより基準試料（第２の基準試料）の管理が可能となる。また、本実施形態においては、目的試料の分析毎の段差計による測定が不要なため、処理の自動化が可能となり、人為的なミスが低減できる。
【００５１】
次に、上記事前工程の詳細について説明する。
まず、事前工程では、基準試料に注入されている不純物に関して、次のデータ
１）ピーク深さＤＰ０
２）ピーク濃度ＣＰ０
３）フィッティングに最適な区間（深さ）Ｄ１＜ｄ＜Ｄ２
４）不純物の分布によく合うモデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）とそのパラメータ｛ｐ０｝
が予め求められる。基準試料は、分析の対象となる、不純物濃度が未知の試料（つまり目的試料）の濃度プロファイルの較正に用いられる。
【００５２】
図４は、モデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）とピーク深さＤＰ０及びピーク濃度ＣＰ０との関係を示す。
【００５３】
さて、上記データは、事前工程において、図５及び図６のフローチャートに示す手順で、次のように求められる。
【００５４】
まず、作業者は、過去の経験、或いは文献に基づき、基準試料中の目的とする不純物の濃度プロファイルによく合う、仮のモデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）を決定する。ここでｘはＸ軸の変数、｛ｐ｝はパラメータである。モデル関数については、特に次元の表記が必要ない場合には、Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）で表す。これに対し、次元の表記を明示的にする場合は、
・「時間−イオン強度」の関数である場合    ＦＩ（ｔ，｛ｐ｝）
・「深さ−不純物濃度」の関数である場合    ＦＣ（ｄ，｛ｐ｝）
のように表す。
【００５５】
本実施形態において、モデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）は、次式に示すＰｅａｒｓｏｎ−ＩＶ関数である。
【００５６】
【数２】
2004157089.tif 000004
【００５７】
この場合、モデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）のパラメータ｛ｐ｝は、
｛ｐ｝＝｛Ｋ，β，γ，Ｒｐ，ΔＲｐ｝
となる。この関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）は極大点を１つ持ち、そのＸ値は、
ｘＰ０＝Ｒｐ＋ａ    但しａ＝−γ（β＋３）／Ａ
である。
【００５８】
作業者は、決定した仮のモデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）とそのパラメータ｛ｐ｝とを入力するための操作を、端末１３の入力装置１３４を用いて行う。これにより、仮のモデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）とそのパラメータ｛ｐ｝とが、端末１３の記憶装置１３２の所定領域に設定される（ステップＳ１１）。また、このモデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）とそのパラメータ｛ｐ｝は、再利用可能なように、データサーバ１２に保存される。
【００５９】
次に作業者は、ＳＩＭＳ分析装置１１に基準試料をセットする。本実施形態において、この事前工程で使用される基準試料は、前記したように、ボロン（Ｂ）がイオン注入されたシリコンウエハから切り出されたチップのうちの１つである。このシリコンウエハから切り出されたチップのうちの別の１つが、事前工程以後に実施される、前記した目的試料の濃度プロファイル分析で用いられる基準試料に用いられる。
【００６０】
作業者は、ＳＩＭＳ分析装置１１に基準試料をセットすると、当該ＳＩＭＳ分析装置１１を起動するための操作を行う。すると、ＳＩＭＳ分析装置１１は、当該分析装置１１にセットされた基準試料を対象とする測定を開始する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２では、ＳＩＭＳ分析装置１１による基準試料の測定（ＳＩＭＳ分析）が、例えば同日に、同一条件で、ｎ回（ｎは分析回数を示す、１より大きい整数であり、例えば５〜１０程度）繰り返し行われる。ここで、ＳＩＭＳ分析は破壊分析のため、測定の度に測定箇所（スパッタする箇所）が変更される。
【００６１】
上記ステップＳ１２での基準試料の測定が行われると、元素毎に「時間−イオン強度」のデータ（生データ）｛Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎ｝が取得され、データサーバ１２に保存される。ここでは、データ｛Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎ｝は、Ｓｉ（主成分）とＢ（不純物）の各々について取得される。
【００６２】
次に作業者は、ＳＩＭＳ分析装置１１にセットされている基準試料を取り外して、データ｛Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎ｝に対応する、基準試料の各測定箇所のクレータ深さ｛ｄ１，ｄ２，…，ｄｎ｝を、段差計により測定する。この段差計を用いて測定されたクレータ深さ｛ｄ１，ｄ２，…，ｄｎ｝のデータは、作業者の操作により端末１３から入力され、データサーバ１２内のデータ｛Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎ｝に対応付けて、当該データサーバ１２に保存される。
【００６３】
すると、端末１３内のＣＰＵ１３３は、濃度プロファイル分析プログラム１３１に従い、データサーバ１２内の各データＩｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）毎に、スパッタレートＳＲｋ及び相対感度係数ＲＳＦｋを求める（ステップＳ１４）。このＳＲｋ及びＲＳＦｋの各々の平均値ＡＶ（｛ＳＲｋ｝）及びＡＶ（｛ＲＳＦｋ｝）を、それぞれ尤もらしいスパッタレート及び相対感度係数とする。平均値ＡＶ（ｘ）（ｘは｛ＳＲｋ｝または｛ＲＳＦｋ｝）は次式に従って求められる。
【００６４】
【数３】
2004157089.tif 000005
【００６５】
次にＣＰＵ１３３は、各データＩｋ＝Ｉｋ（ｔ）（ｔ＝ｔ１，…，ｔｎ）（ｋ＝１，…，ｎ）について、ＳＲｋ，ＲＳＦｋを用い、スパッタ時間ｔを深さｄ（つまり、横軸を深さ）に、その深さｄでのインオン強度Ｉｋ（ｄ）を不純物濃度Ｃｋ（ｄ）に、それぞれ変換する（ステップＳ１５）。この変換は、次式
ｄ＝ＳＲｋ・ｔ                        …（７）
Ｃｋ（ｄ）＝ＲＳＦｋ・Ｉｋ（ｄ）／ＩＭｋ（ｄ）    …（８）
に従って行われる。
【００６６】
次にＣＰＵ１３３は、各Ｃｋ＝Ｃｋ（ｄ）（ｋ＝１，…，ｎ）をもとに、ピーク位置を境に左端となる深さＤ１ｉと右端となる深さＤ２ｊ（Ｄ１ｉ＜Ｄ２ｊ）とを複数点決定する（ステップＳ１６）。
【００６７】
次にＣＰＵ１３３は、ステップＳ１６で決定された（Ｄ１ｉ，Ｄ２ｊ）の組み合わせ毎に、その（Ｄ１ｉ，Ｄ２ｊ）の範囲で、仮のモデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）を、各Ｃｋ（ｄ）（ｋ＝１，…，ｎ）へ最小二乗法を用いてフィッティングする「最小二乗フィッティング」を行う（ステップＳ１７）。ＣＰＵ１３３は、この「最小二乗フィッティング」により、各Ｃｋ（ｄ）毎に、パラメータ｛ｐｉｊｋ｝を求める。「最小二乗フィッティング」の詳細については、後述する。
【００６８】
次にＣＰＵ１３３は、パラメータ｛ｐｉｊｋ｝を持つ、各Ｃｋ（ｄ）に対応するモデル関数ＦＣｋ（ｄ，｛ｐｉｊｋ｝）毎に、当該モデル関数の極大点（ピーク深さ）ＤＰｉｊｋと、そのＤＰｉｊｋ（＝ＳＲｋ・ＴＰｉｊｋ）に対応するピーク時間ＴＰｉｊｋ及びピーク濃度ＣＰｉｊｋとを求める（ステップＳ１８）。
【００６９】
次にＣＰＵ１３３は、各モデル関数ＦＣｋ（ｄ，｛ｐｉｊｋ｝）のピーク深さＤＰｉｊｋのデータ間での標準偏差ＲＳＤ（｛ＤＰｉｊｋ｝）を算出し、その標準偏差が最も小さい範囲を（Ｄ１，Ｄ２）とする（ステップＳ１９）。標準偏差ＲＳＤ（｛ｘｋ｝）（ｘｋ＝ＤＰｉｊｋ）は次式に従って算出される。
【００７０】
【数４】
2004157089.tif 000006
【００７１】
本実施形態では、この標準偏差ＲＳＤ（｛ｘｋ｝）（ｘｋ＝ＤＰｉｊｋ）、即ちＲＳＤ（｛ＤＰｉｊｋ｝）の値が、予め定められた閾値より大きいか否か（小さい）により、ピーク深さのばらつきが大きいか否かが決定される。このピーク深さのばらつきの大小を示す情報（フラグ情報）は、データサーバ１２内のデータ｛Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎ｝に対応付けて、当該データサーバ１２に保存される。前記ステップＳ４での判定は、このフラグ情報を参照することにより行われる。なお、ＲＳＤ（｛ＤＰｉｊｋ｝）の値を保存しておき、前記ステップＳ４での判定に際して、当該ＲＳＤ（｛ＤＰｉｊｋ｝）を閾値と比較し、その比較結果に応じて当該判定を行うことも可能である。
【００７２】
ＣＰＵ１３３はステップＳ１９を実行すると、先のステップＳ１７において、範囲（Ｄ１，Ｄ２）で最小二乗フィッティングした際の、ピーク深さ及びピーク濃度の各平均値を求め、当該各平均値を、それぞれ基準試料のピーク深さＤＰ０及びピーク濃度ＣＰ０とする（ステップＳ２０）。
【００７３】
次にＣＰＵ１３３は、ピーク深さ（平均ピーク深さ）ＤＰ０に最も近いピーク深さを持つデータＩｋ（に対応する濃度Ｃｋ）に対して、範囲（Ｄ１，Ｄ２）で最小二乗フィッティングした際のパラメータを、目的とするモデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）のパラメータ｛ｐ０｝とする（ステップＳ２１）。このようにして、基準試料の不純物の分布によく合う理想的なモデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）及びそのパラメータ｛ｐ０｝と、当該モデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）がフィッティングに適用可能な（つまりフィッティングに最適な）区間（Ｄ１，Ｄ２）と、ピーク深さＤＰ０と、ピーク濃度ＣＰ０とが決定される。
【００７４】
次に、上記ステップＳ２のフィッティング処理の詳細について、図７及び図８のフローチャートを参照して説明する。
【００７５】
まずＣＰＵ１３３は、事前工程のステップＳ１１で適用した仮のモデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）とそのパラメータ｛ｐ｝をデータサーバ１２から端末１３の記憶装置１３２に読み込む（ステップＳ３１）。このモデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）は、事前工程で用いた基準試料の不純物のプロファイルに合うモデル関数である。
【００７６】
次にＣＰＵ１３３は、上記ステップＳ１における基準試料の測定で得られた、「時間−イオン強度」のデータ（生データプロファイル）Ｉ（ｔ）をもとに、当該Ｉ（ｔ）の極大点の両側に極小点があるか否かを調べる（ステップＳ３２）。
【００７７】
もし、極大点の両側に極小点がある場合、ＣＰＵ１３３は、極大点の左側の極小点の時点ｔ１と、右側の極小点の時点ｔ２とを求める（ステップＳ３３）。これに対し、極大点の両側に極小点がない場合、ＣＰＵ１３３は、極大点の左側及び右側で、それぞれ最小値をとる時点ｔ１及びｔ２を求める（ステップＳ３４）。
【００７８】
ＣＰＵ１３３は、ステップＳ３３またはＳ３４により時点ｔ１及びｔ２を求めると、つまり区間ｔ１＜ｔ＜ｔ２を求めると、ステップＳ３５に進む。ＣＰＵ１３３は、ステップＳ３５において、モデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）を、区間ｔ１＜ｔ＜ｔ２の範囲で、Ｉ（ｔ）へ最小二乗法を用いてフィッティングする「最小二乗フィッティング」を行う。
【００７９】
ＣＰＵ１３３は、この「最小二乗フィッティング」により、Ｉ（ｔ）によく合うパラメータ｛ｐ’｝を求める。即ちＣＰＵ１３３は、Ｉ（ｔ）によく合う「時間−イオン強度」のモデル関数として、パラメータ｛ｐ’｝を持つ関数
ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）  ：ｔ１＜ｔ＜ｔ２        …（１０）
を取得する。このモデル関数ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）は、基準試料の不純物濃度のプロファイルを表しているといえる。なお、「最小二乗フィッティング」の詳細については、後述する。
【００８０】
ＣＰＵ１３３は、ステップＳ３５においてＩ（ｔ）に適合するモデル関数ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）を取得すると、時間ｔを深さｄに変換するための変換式
ｄ＝ｃ０ｔ＋ｃ１                    …（１１）
を設定する（ステップＳ３６）。
【００８１】
次にＣＰＵ１３３は、事前工程で予め求められている「深さ−不純物濃度」のモデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）を、「時間−イオン強度」のモデル関数ＦＩ（ｔ，｛ｐ０｝）に、次式
ＦＩ（ｔ，｛ｐ０｝）＝ｋ０・ＦＣ（ｃ０ｔ＋ｃ１，｛ｐ０｝）＋ｋ１  …（１２）
により変換する（ステップＳ３７）。
【００８２】
次にＣＰＵ１３３は、ステップＳ３７の変換処理で得られたＦＩ（ｔ，｛ｐ０｝）を、ステップＳ３５により取得したＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）へ、ｃ０，ｃ１，ｋ０，ｋ１をパラメータとして「最小二乗フィッティング」する（ステップＳ３８）。これにより、ｃ０，ｃ１，ｋ０，ｋ１をが決定される。
【００８３】
ＣＰＵ１３３は、ステップＳ３８で得られたｃ０，ｃ１をもとに、次式
ΔＴ’＝−ｃ１／ｃ０                    …（１３）
に従い、仮のシフト時間ΔＴ’を決定する（ステップＳ３９）。
【００８４】
またＣＰＵ１３３は、次式
ＴＰ’＝（ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）のピーク時間）    …（１４）
に従い、ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）のピーク時間を、仮のピーク時間ＴＰ’として決定する（ステップＳ４０）。
【００８５】
次にＣＰＵ１３３は、仮のピーク時間ＴＰ’と仮のシフト時間ΔＴ’とから、次式
ＳＲ’＝ＤＰ０／（ＴＰ’−ΔＴ’）        …（１５）
に従って、仮のスパッタレートＳＲ’を算出する（ステップＳ４１）。
【００８６】
次にＣＰＵ１３３は、事前工程で求められている最適区間（深さ）Ｄ１＜ｄ＜Ｄ２の左側境界Ｄ１及び右側境界Ｄ２に対応する時点ｔ１及びｔ２を、仮のスパッタレートＳＲ’を用い、次式
ｔ１＝（Ｄ１／ＳＲ’）＋ΔＴ’
ｔ２＝（Ｄ２／ＳＲ’）＋ΔＴ’…（１６）
に従って算出する（ステップＳ４２）。
【００８７】
次にＣＰＵ１３３は、ステップＳ４２で今回算出されたｔ１（新ｔ１）と前回算出されたｔ１（旧ｔ１）との差の絶対値（第１の値）、及びステップＳ４２で今回算出されたｔ２（新ｔ２）と前回算出されたｔ２（旧ｔ２）との差の絶対値（第２の値）が、いずれも、予め定められた閾値Δｔより小さいか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【００８８】
ＣＰＵ１３３は、上記第１及び第２の値が共にΔｔより小さくなるまで、即ちｔ１及びｔ２がほぼ変化しなくなるまで、ステップＳ３５〜Ｓ４３を繰り返す。
【００８９】
ＣＰＵ１３３は、ｔ１及びｔ２がほぼ変化しなくなると、つまりｔ１及びｔ２が収束すると、その際に得られている最新のＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）をもとに、目的とする、ピーク時間ＴＰ、ピーク強度ＩＰ及びシフト時間ΔＴを取得する（ステップＳ４４）。なお、ピーク時間ＴＰ及びシフト時間ΔＴとして、最新のＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）をもとに上記ステップＳ４０及び３９でそれぞれ決定されている仮のピーク時間ＴＰ’及び仮のシフト時間ΔＴ’を、そのまま用いてもよい。また、仮のピーク時間ＴＰ’を決定した際のイオン強度を仮のピーク強度ＩＰ’として保持しておき、仮のピーク時間ＴＰ’を目的のピーク時間ＴＰとした際に、当該仮のピーク時間ＴＰ’に対応する仮のピーク強度ＩＰ’を目的のピーク強度ＩＰとしてもよい。
【００９０】
次に、上記「最小二乗フィッティング」の詳細について、フィッティングに用いられるモデル関数がＦ（ｘ，｛ｐ｝）であるものとして説明する。
【００９１】
まず、モデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）によるフィッティングの対象となるデータ（生データプロファイル）Ｉ＝Ｉ（ｔ）が、ｍ点の離散データ｛（ｔ１，Ｉ（ｔ１）），…，（ｔｍ，Ｉ（ｔｍ））｝の配列から構成されるものとする。この場合、ＣＰＵ１３３は、モデル関数Ｆ（ｘ，｛ｐ｝）を、データ｛（ｔ１，Ｉ（ｔ１）），…，（ｔｍ，Ｉ（ｔｍ））｝からなるデータプロファイルへ最小二乗法を用いてフィッティングする。具体的には、ＣＰＵ１３３は、次式に示すΔＩが閾値未満（最小）となるようにパラメータ｛ｐ｝を決定する。
【００９２】
【数５】
2004157089.tif 000007
【００９３】
ΔＩが最小となったと判定する条件（つまり、計算を終了させる収束判定条件）の閾値には、適用するモデル関数に応じて最適な値が用いられる。ここではＣＰＵ１３３は、ΔＩを計算点数ｍで割った値が閾値未満となったところで、計算（最小二乗フィッティング）を終了する。また、計算を所定回数（例えば１００回）繰り返しても、上記条件を満たさなかった場合にも、ＣＰＵ１３３は計算を終了する。
【００９４】
ＣＰＵ１３３は、このような最小二乗フィッティングによってパラメータ｛ｐ｝を決定することにより、
・Ｉ（ｔ）に最もよく合うモデル関数ＦＩ（ｔ，｛ｐ’｝）
・ピーク位置（ＴＰ，ＦＩ（ＴＰ，｛ｐ’｝）
を取得する。
【００９５】
上記実施形態では、試料の測定（分析）にＳＩＭＳ分析を用いている。しかし本発明は、ＳＩＭＳ分析装置１１によるＳＩＭＳ分析に代えて、他の元素分析装置、例えばＡＥＳ分析装置によるＡＥＳ分析を用いた場合にも、検出粒子の信号強度がイオン強度から電子強度に変わるだけであることから、上記実施形態と同様に適用できる。
【００９６】
また、上記実施形態では、事前工程で取得されたモデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）等の情報が、端末１３を含む複数の端末（コンピュータ）から利用可能なようにデータサーバ１２に保存されている。しかし、この情報が、上記複数の端末のいずれか１つに保存される構成であっても構わない。この端末における上記情報の保存には、当該端末に内蔵のハードディスク装置等の記憶装置（記憶手段）が利用可能である。
【００９７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００９８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、目的試料の分析に際して行われる、基準試料を対象とするイオンスパッタ利用の元素分析により取得されるデータに、予め決定されている当該基準試料に適合する濃度プロファイルをフィッティングすることにより、段差計を用いてクレータ深さを測定することなく、目的試料の元素の定量に用いるスパッタレート及び相対感度係数を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る濃度プロファイル分析装置の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態におけるフィッティングによる濃度プロファイルの較正の全体の流れを説明するためのフローチャート。
【図３】フィッティング処理の概念を説明するための図。
【図４】モデル関数ＦＣ（ｄ，｛ｐ０｝）とピーク深さＤＰ０及びピーク濃度ＣＰ０との関係を示す図。
【図５】モデル関数を予め決定する事前工程における処理手順を説明するためのフローチャートの一部を示す図。
【図６】モデル関数を予め決定する事前工程における処理手順を説明するためのフローチャートの残りを示す図。
【図７】図２中のステップＳ２のフィッティング処理の詳細を説明するためのフローチャートの一部を示す図。
【図８】図２中のステップＳ２のフィッティング処理の詳細を説明するためのフローチャートの残りを示す図。
【符号の説明】
１１…ＳＩＭＳ分析装置
１２…データサーバ
１３…端末（濃度プロファイル分析処理装置）
１３１…濃度プロファイル分析プログラム
１３２…記憶装置
１３３…ＣＰＵ
【図１】
2004157089.tif 000008
【図２】
2004157089.tif 000009
【図３】
2004157089.tif 000010
【図４】
2004157089.tif 000011
【図５】
2004157089.tif 000012
【図６】
2004157089.tif 000013
【図７】
2004157089.tif 000014
【図８】
2004157089.tif 000015