X光光電子能譜儀 (XPS)
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技術原理 |
材料經由帶有能量的 X 光照射後形成光電效應，將內層軌域的電子激發產生光電子，只有在樣品表面所產生的光電子才能脫逸出而被測得，此被激發的光電子經偵檢器分析後，可測得光電子束縛能的能譜；由於不同元素、不同軌域所產生的光電子束縛能不同，所以可由束縛能得知此光電子來自於哪一種元素的哪一層軌域。
當元素與不同元素鍵結時，由於鍵結的電荷密度不同會導致光電子束縛能有些許改變，當氧化態越高其束縛能越高，可由此束縛能的改變得知其化學鍵結。
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分析應用 |
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1. 表面污染/異常之分析： |
由於光電子來自於最表面的 1nm-10nm，且 XPS 具有化學鍵結分析的能力，能針對表面的異常分析得知其成份與鍵結訊息，如針對顏色異常、表面缺陷或金屬腐蝕進行分析。
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2. 薄膜成份及縱深分析： |
可由 XPS 得知薄膜的成分及比例，同時可搭配氬離子蝕刻作縱深分析。
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3. 金屬表面氧化程度及氧化層厚度判定： |
可得知金屬之表面比例、氧化程度, 表面氧化層厚度可透過非破壞性的分析 (適用於膜厚小於 10nm) 或破壞性的縱深分析估計。
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4. 金屬材料功函數之分析： |
可由 XPS 得知金屬材料之功函數。
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機台種類 |
 XPS/ESCA (Thermo K-alpha, K-alpha+) |
 XPS/ESCA (ESCALAB Xi+) |
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最新機台〔ESCALAB Xi+〕之特色與應用 |
- 微區分析之平面解析度可至 5um
- 光電子影像提供精確定位分析
- 分子離子槍可減少離子蝕刻所導致的樣品損傷
- 全能譜平面分布分析有助未知物鑑定
- Energy band gap 與能帶結構分析
- H 含量分析
- 同位素分析
圖3 (a) Parallel Image |
圖4 (b) Spectrum for Interested Area |
圖5 (c) Cluster-cleaned Prevent Ta Reduction |
圖6 (d) Depth profile by using MAGCIS |
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應用實例 |
圖7 (a) Adhesion failure issue |
圖8 (b) Identification of photo resist residue |
圖9 (c) Surface contamination |
圖10 (d) Depth profiling |
圖11 (e) Work function |
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常見問題 |
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Q1. 請問 XPS 樣品大小限制 ? |
A. 樣品大小建議為長寬約為1cmx1cm、高度約為0.5cm以下，超過或小於此樣品大小，請與技術單位討論。
平面解析度可達5um，分析面積可達900um，可依分析需求可提供最適化的分析方案。
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Q2. XPS 跟 EDS 的差別 ? |
A. XPS主要分析表面約0~10nm的元素成份，且可以分析原子序3 (Li)以上的元素；EDS偵測元素深度約1~3um，偵測的原子序為5以上，且較輕的元素靈敏度不高。
EDS為半定量分析, XPS定量較準確；若分析目的是要看較表層的元素成份，建議可由XPS分析。
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Q3. 請問不導電的樣品 (例如玻璃) 是否能分析 ? |
A. 可以，因為XPS分析入射源為光束，且分析時會同時開啟Flood Gun進行電荷補償，增加分析過程的導電性。
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Q4. 請問若只做元素成份分析送樣，一般交期是多久 ? |
A. 一般收到樣品確認完需求，1-3個工作天會提供報告。
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Q5. XPS 除了做表面元素成份分析還能做什麼 ? |
A. 除了做元素成份分析，還可以做縱深分析、化態鍵結、功函數、成分平面分布等分析。
可依您的分析目的做進一步討論，再提供分析建議幫助您找出問題，提供最佳的解決方案。
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