• Mass Spectrometry Letters
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• 제14권4호
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• pp.147-152
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• 2023

The increasing demand for two-dimensional imaging analysis using optical or electronic microscopic techniques has led to an increase in the use of simple one-dimensional and two-dimensional mass spectrometry imaging. Among these imaging methods, secondary-ion mass spectrometry (SIMS) has the best spatial resolution using a primary ion beam with a relatively insignificant beam diameter. Until recently, SIMS, which uses high-energy primary ion beams, has not been used to analyze molecules. However, owing to the development of cluster ion beams, it has been actively used to analyze various organic molecules from the surface. Researchers and commercial SIMS companies are developing cluster ion beams to analyze biological samples, including amino acids, peptides, and proteins. In this study, a water droplet ion beam for surface analysis was realized. Water droplets ions were generated via electrospraying in a vacuum without desolvation. The generated ions were accelerated at an energy of 10 keV and collided with the target sample, and secondary ion mass spectra were obtained for the generated ions using ToF-SIMS. Thus, the proposed water droplet ion-beam device showed potential applicability as a primary ion beam in SIMS.

• Mass Spectrometry Letters
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• 제11권4호
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• pp.65-70
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• 2020

Despite its great success in the field of proteomics, mass spectrometry has limited use for determining structural details of peptides, proteins, and their assemblies. Emerging ion mobility spectrometry-mass spectrometry has enabled us to explore the conformational space of protein ions in the gas phase, and further combinations with the gas-phase ion spectroscopy and the collision-induced unfolding have extended its abilities to elucidating the secondary structure and local details of conformational transitions. This review will provide a brief introduction to the combined approaches of IMS-MS with gas-phase ion infrared spectroscopy or collision-induced unfolding and their most recent results that successfully revealed higher-order structural details.

• Mass Spectrometry Letters
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• 제12권1호
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• pp.26-30
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• 2021

The impurity concentration is a crucial parameter for semiconductor thin films. Evaluating the impurity distribution in silicon thin film is another challenge. In this study, we have investigated the doping concentration of boron in silicon thin film using time of flight secondary ion mass spectrometry in dynamic mode of operation. Boron doped silicon film was grown on i) p-type silicon wafer and ii) borosilicate glass using hot wire chemical vapor deposition technique for possible applications in optoelectronic devices. Using well-tuned SIMS measurement recipe, we have detected the boron counts 101~104 along with the silicon matrix element. The secondary ion beam sputtering area, sputtering duration and mass analyser analysing duration were used as key variables for the tuning of the recipe. The quantitative analysis of counts to concentration conversion was done following standard relative sensitivity factor. The concentration of boron in silicon was determined 1017~1021 atoms/㎤. The technique will be useful for evaluating distributions of various dopants (arsenic, phosphorous, bismuth etc.) in silicon thin film efficiently.

• 한국진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.79-85
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• 2004

본 논문은 구리와 탄탈 박막내에 불순물로써 함유되기 쉬운 수소와 탄소, 그리고 산소 원소에 대해 이차이온 질량분석기(secondary ion mass spectrometry)와 글로우방전 질량분석기(glow discharge mass spectrometry)를 이용하여 분석하였고, 이들의 분석결과에 대해서 고찰하였다. 구리와 탄탈 박막은 실리콘 기판 위에 비질량 분리형 이온빔 증착장비를 이용하여 기판 바이어스를 걸지 않은 경우와 -50 V(구리 박막) 또는 -125 V(탄탈 박막)의 기판바이어스를 걸은 상태에서 증착하였다. 세슘 이온빔을 이용하여 분석한 SIMS 결과에서, 기판 바이어스를 걸지 않은 경우, 상당히 많은 피크들이 강하게 관찰되었는데 이는 위의 주요불순물들의 결합에 의한 상태로 검출된 것으로 이들 주요불순물들의 조합에 의해 가능한 질량번호를 산출하여 SIMS 결과의 모든 피크들을 해석할 수 있었다. 또한, 박막 내의 주요불순물들의 정량적인 GDMS 분석에 의해 SIMS 결과와의 일치성을 확인할 수 있었다.

• 세라미스트
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• 제22권4호
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• pp.357-367
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• 2019

Secondary Ion Mass Spectrometry(SIMS) is an analytical method that measures the distribution and concentration of elements or compounds by analyzing the mass of secondary ions released by irradiating ion beams with energy of hundreds eV to 20 keV on the sample surface. Unlike other similar analytical instruments, SIMS directly detect the elemental ions that constitute a sample, allowing you to accurately identify components and obtain concentration information in the depth direction. It is also a great feature for measuring isotopes and analyzing light elements, especially hydrogen. In particular, with the development of materials science, there is an increasing demand for trace concentration analysis and isotope measurements in the micro-regions of various materials. SIMS has a short history compared to other similar methods; nevertheless, SIMS is still advancing in hardware and is expected to contribute to the development of materials science through research and development of advanced analytical techniques.

• 한국진공학회지
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• 제13권1호
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• pp.22-28
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• 2004

본 논문은 탄탈 박막의 증착시 음의 기판 바이어스에 의한 탄탈 박막내의 불순물 농도변화에 대해서 고찰하였다. 탄탈 박막은 실리콘 기판 위에 이온빔 증착장비를 이용하여 기판 바이어스를 걸지 않은 경우와 -125 V의 기판 바이어스를 건 상태에서 증착하였다. 탄탈 박막내의 불순물 농도를 관찰하기 위해서 이차이온 질량분석기(secondary ion mass spectrometry)를 이용하였다. 세슘 클러스터 이온에 의한 깊이분석에서, -125 V의 기판 바이어스를 걸어줌으로써 산소, 탄소, 그리고 실리콘 불순물의 농도가 기판 바이어스를 걸지 않은 경우에 비해 상당히 감소한 것을 알 수 있었다. 또한, 세슘 이온빔과 산소 이온빔을 이용한 전체 불순물의 농도분포에서도, 음의 기판 바이어스가 박막 증착시 각각의 불순물 농도에 영향을 준다는 결과를 얻었고 이에 대한 고찰을 하였다.

• 분석과학
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• 제8권4호
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• pp.715-722
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• 1995

The structural characterization for series of polyesters has been done by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). Polymer fragments and intact oligomers composed of large numbers of repeat units have been investigated. Transesterification of polyesters in trifluoroacetic acid (TFA) and chlorodifluoroacetic acid (CFA) was monitored and reaction products were identified using TOF-SIMS. The shapes and intensities of clusters in transesterification spectra show good agreement with the theoretical isotope pattern. TOF-SIMS spectra were used to obtain information about the progress of the transesterification reaction.

• Mass Spectrometry Letters
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• 제7권3호
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• pp.64-68
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• 2016

Scanning electron microscopy combined with thermal ionization mass spectrometry (SEM-TIMS) was used to determine the precise isotope ratios of ultra-trace levels of uranium contained in individual microparticles. An advanced multiple ion counter system consisting of three secondary ion multipliers and two compact discrete dynodes was used for complete simultaneous ion detection. For verification purposes, using TIMS with complete simultaneous measurement, isotopes were analyzed in 5 pg of uranium of a certified reference material. A microprobe in the SEM was used to transfer individual particles from a NUSIMEP-7 sample to TIMS filaments, which were then subjected to SEM-TIMS and complete simultaneous measurement. The excellent agreement in the resulting uranium isotope ratios with the certified NUSIMEP-7 values shows the validity of SEM-TIMS with complete simultaneous measurement for the analysis of uranium isotopes in individual particles. Further experimental study required for investigation of simultaneous measurement using the advanced multiple ion counter system is presented.

• 한국진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.225-233
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• 2001

Oxygen flooding을 이용한 Secondary ion Mass Spectrometry(SIMS) 분석에 있어서 표면에 산화막이 있을 때 발생하는 SIMS depth profile의 왜곡현상에 대한 원인을 분석하고 이를 보정하였다. 이러한 왜곡현상은 표면 산화막에서와 Si 매질에서의 sputter rate이 다른 데서 발생하는 깊이 보정 오류와 상대감도인자(relative sensitivity factor, RSF)가 다른 데서 발생하는 농도보정 오류로부터 발생됨이 밝혀졌다. 깊이보정 오류를 바로잡기 위하여 $N^a+$ 이온을 산화막과 Si 매질의 계면에 대한 marker로 사용하였으며 산화막 두께는 SEM 및 XPS로 측정하였다. 산화막과 Si 매질에서의 sputter rate 및 RSF의 차이는 주로 oxygen flooding이 유발한 산화막 형성시의 부피팽창에 의한 것으로 해석되었으며 이를 보정한 depth profile은 oxygen flooding없이 분석한 경우와 거의 동일한 결과를 보여주었다.

• 한국진공학회지
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• 제10권3호
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• pp.328-334
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• 2001

초박막 게이트 유전막 및 비휘발성 기억소자의 게이트 유전막으로 연구되고 있는 NO/$N_2$O 질화산화막 및 재산화질화산화막의 특성을 D-SIMS(dynamic secondary ion mass spectrometry), ToF-SIMS(time-of-flight secondary ion mass spectrometry), XPS(x-ray Photoelectron spectroscopy)으로 조사하였다. 시료는 초기산화막 공정후에 NO 및 $N_2$O 열처리를 수행하였으며, 다시 재산화공정을 통하여 질화산화막내 질소의 재분포를 형성토록 하였다. D-SIMS 분석결과 질소의 중심은 초기산화막 계면에 존재하며 열처리 공정에서 NO에 비해서 $N_2$O의 경우 질소의 분포는 넓게 나타났다. 질화산화막내 존재하는 질소의 상태를 조사하기 위하여 ToF-SIMS 및 XPS 분석을 수행한 결과 SiON, $Si_2$NO의 결합이 주도적이며 D-SIMS에서 조사된 질소의 중심은 SiON 결합에 기인한 것으로 예상된다. 재산화막/실리콘 계면근처에 존재하는 질소는 $Si_2$NO 결합형태로 나타나며 이는 ToF-SIMS로 얻은 SiN 및 $Si_2$NO 결합종의 분포와 일치하였다.