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FIB線路修補

材料分析 (MA)

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永續報告書

X光光電子能譜儀 (XPS)

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。

 

 

 

分析應用

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。

 

 

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。

 

 

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。

 

 

4. 金屬材料功函數之分析:

可由 XPS 得知金屬材料之功函數。

 

 

 

機台種類


XPS/ESCA (Thermo K-alpha, K-alpha+)


XPS/ESCA (ESCALAB Xi+)

 

最新機台〔ESCALAB Xi+〕之特色與應用

  1. 微區分析之平面解析度可至 5um
  2. 光電子影像提供精確定位分析
  3. 分子離子槍可減少離子蝕刻所導致的樣品損傷
  4. 全能譜平面分布分析有助未知物鑑定
  5. Energy band gap 與能帶結構分析
  6. H 含量分析
  7. 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

 

 

 

應用實例

圖7 (a) Adhesion failure issue

8 (b) Identification of photo resist residue

 

圖9 (c) Surface contamination

圖10 (d) Depth profiling

 

圖11 (e) Work function

 

 

 

 

常見問題

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。

 

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。

 

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。

 

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。

 

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。

 

聯絡窗口

台灣實驗室

陳小姐

: +886-3-6116678 ext:3960

: +886-952-303-810

xps@ma-tek.com

上海實驗室

楊先生

: +86-21-5079-3616 ext:7201

: 137-6486-2001

: xps_sh@ma-tek.com