고체 샘플이 수 keV의 에너지를 가진 일차 이온에 의해 스퍼터링되면, 타겟에서 방출되는 입자의 일부가 이온화됩니다. 이차이온질량분석기는 질량 분석기로 이러한 2차 이온을 분석합니다. 이온 충격을 받은 고체 표면에서 방출된 이차 이온은 최상위 원자층의 원소, 동위원소 및 분자 조성에 관한 정보를 제공합니다. 이차 이온 수율은 화학적 환경 및 스퍼터링 조건(이온, 에너지, 각도)에 따라 크게 다릅니다. 이것은 정량 측정 기술면에서 어려움을 가중시킵니다. 그럼에도 SIMS는 가장 감도가 우수한 원소 및 동위원소 표면 분석 기술로 인정받고 있습니다.
SIMS 기술은 수소에서 우라늄 및 그 이상에 이르는 모든 원소에 대해 고감도(많은 원소에 대해 검출 한계는 ppb 수준에 도달함)와 고성능 측면 분해능(40nm까지) 및 매우 낮은 백그라운드로 높은 다이나믹 범위(5데케이드 이상)를 가능하게 하는 우수한 성능을 제공합니다. 이 분석법은 특성상(물질을 스퍼터링함) "파괴분석”입니다. 진공 상태에서 유지될 수 있는 모든 유형의 고체 물질(절연체, 반도체, 금속)에 적용될 수 있습니다.
Dynamic SIMS 모드
Static SIMS는 대부분의 분자 특성화 분석에 관한 정보를 제공하는 첫 번째 맨 위단 분자층에 집중하는 반면, dynamic SIMS는 벌크 조성과 미량원소의 심층 분포를 서브 나노미터에서 수십 나노미터 수준의 깊이 분해능으로 분석합니다.
Dynamic SIMS 장비에는 양이온 및 음이온의 강도를 강화시키기 위해 산소 및 세슘 일차 이온빔이 장착되어 있습니다. 표면에서 시작하여(또는 인터페이스를 통해) 타켓에 임플란트된 일차 이온 dose가 증가하는 동안, 일차 종 농도(산소 또는 세슘)는 스퍼터링 조건과 타겟 특성에 따라 평형 상태에 도달합니다 이러한 평형 상태는 스퍼터링 안정 상태에 해당하며 이러한 상태에 도달하자마자 표준 시료 샘플로 상대 감도 계수를 사용하여 신뢰할 수 있는 정량화가 가능합니다.
dynamic SIMS의 주요 응용 분야 중 하나는 미량원소의 심층 분포 분석입니다(예: 반도체의 도펀트 또는 오염 물질). 이온 충격 에너지는 분석할 깊이와 필요한 깊이 분해능에 따라 조정됩니다. 저에너지(150eV까지)는 충돌로 인한 원자 혼합을 줄이고 깊이 분해능을 서브 나노미터 수준까지 개선하기 위해 사용합니다. 고에너지(20keV까지)는 더 깊고(수십 마이크론), 더 빠르게(분당 µm의 스퍼터 속도) 분석하고 검출 한계를 개선하기 위해 사용합니다. Dynamic SIMS는 고해상도 이미징 분석 및 고정밀 동위원소 비율 측정에도 자주 사용합니다.
모든 CAMECA SIMS 장비는 dynamic SIMS 분석을 위해 최적화되었습니다.
CAMECA: SIMS의 세계 리더 1960년대 이차이온질량분석기를 개척한 이래 CAMECA는 완전한 SIMS 제품 라인을 개발했습니다. 각각의 하이엔드 제품으로 특정 애플리케이션에서 최고의 성능을 구현합니다.
세부사항:
SIMS 튜토리얼 다운로드: SIMS 소개와 연구 사례를 확인하실 수 있습니다.