[반도체 공학] x-ray 광전자분광법

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2012.05.29 / 2019.12.24
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목차: 1. X-ray 광전자분광법 역사와 배경

2. 이론적 배경

2.1. 표면 분석
2.2. 광전효과
2.2.1. 광전효과
2.2.2 결합 에너지

2.3. X-ray 광전자분광법(XPS)
2.3.1. 에너지 식
2.3.2. 일함수의 측정
2.3.3. 스펙트럼의 분석

3. X-ray Photoelectron Spectroscopy Equipment의 구성

3.1. View of an X-ray Photoelectron Spectroscopy Equipment

3.2. Components of XPS Equipment (ESCA)
3.2.1. X-ray System
3.2.1.1. X-ray Source
3.2.1.2. Pin Hole
3.2.2. 전자 에너지 분광계
3.2.2.1. Sample
3.2.2.1.1. Sample 준비 시 주의사항
3.2.2.1.2. Sample 준비 방법
3.2.2.1.3. Preparation chamber에서 Outgassing
3.2.2.1.4. 분석 전 Cleaning
3.2.2.2. Electron Energy Analyzer
3.2.3. 변환기
3.2.4. 기타 장비들

4. X-ray Photoelectron Spectroscopy의 장·단점과 응용
4.1. X-ray Photoelectron Spectroscopy의 장·단점
4.2. X-ray Photoelectron Spectroscopy의 응용

REFERENCES

본문내용: X-ray photoelectron Spectroscopy는 광전자분광법(XPS)중 광원으로서 X선을 이용하는 방법으로 ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)라고도 한다. X선이 물질에 입사하여 흡수되면 그 에너지에 의해서 허용되는 내각전자로부터 가전자까지 여기되어 원자는 이온화한다. 이 여기된 전자는 고체 시료의 경우, 일부가 진공중에 탈출하여 광전자로 되어 이 운동 에너지를 분석한다. X선의 가전자에 대한 이온화 단면적은 적고 많은 광전자는 내각궤도에서 온다. 광전자의 에너지에 의해 원소분석이 가능함과 더불어 내각 전자준위는 원자의 화학결합 상태에 의해서 변화하고, 또 광전자 방출에 수반하여 전자 및 원자의 재배열에 의한 광전자 에너지의 변화도 더하여져 광전자 스펙트럼에 화학 시프트가 생긴다. 여기서 화학결합 상태의 해석(상태 분석)이 가능하다. 분석 영역은 1~3㎜Φ, 깊이~1㎜, 원소분석의 감도는 약 0.1%이다. X선 광원에는 Mg, Al의 특성 X선이 많이 사용되고 이외에 사이크로트론 방사광(SOR)도 쓰이고 있다.
ESCA 장치는 크게 광원인 X-ray system과 광전자의 운동 에너지를 측정하는 전자 에너지 분광계, 그리고 측정한 Data를 분석할 수 있게 하는 변환기로 나눌 수 있다.
X-ray Photoelectron spectroscopy에서는 높은 에너지를 가지는 x-ray를 쏘아 core electron을 방출시켜 그 에너지를 측정하는 방법이므로 sample에 damage를 입히지 않는다. 또한 크기에 제한이 크지 않고, 실험 과정이 비교적 빠르고 편리하다는 장점도 있다.
그러나 기기의 가격이 비싸다는 단점이 있다.
X-ray Photoelectron Spectroscopy 의 응용분야로는 첨가제 분석, 화학 구조 규명은 물론 시료 표면 원소의 정성 및 정량, 결합 에너지 준위, 수직 분포 분석, 그리고 반도체에서 Gate oxide와 같이 두께가 얇은 oxide의 두께를 측정하는 데에 사용된다.

참고문헌: 1. http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=1456
2. http://jjunay.blog.me/20103289874
3. S. B. Lee, J. H. Boo, “Principles and Application of X-ray Photoelectron Spectroscopy”, Journal of the Korean Institute of Surface Engineering, Vol. 23, No.3(1990)
4. S. Geng, S. Zhang, H. Onishi, “XPS Applications in Thin Films Research”
5. WWW.INKDATING.COM
6. http://withfriendship.com
7. http://kosua.postech.ac.kr
8. http://kmug.co.kr/board/
9. Nano-optical Detection Technology, 정석균

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