XPS/ESCA｜X線光電子分光法分析

分析概略

XPS（X-ray Photoelectron Spectroscopy : X線光電子分光法分析）は、プローブにX線を用いることからチャージアップの影響が少ないため、金属・半導体・有機物・セラミックス等と測定対象は広く、未知の試料に対して最初に行う分析として利用されるケースが多いです。また、角度分解法やスパッタリングを併用することで深さ方向濃度分析も可能です。

＊各分析手法の分析深さはSMART Chartからご覧いただけます。

対象分野

半導体・エレクトロニクス・自動車・航空宇宙・鉄鋼・先端材料・エネルギー・メディカルデバイス

用途事例

シミや変色の分析
粉体や残留物質（残渣）の組成分析
化学処理の評価
化合物の酸化状態や酸化膜厚の解析（金属や半導体材料の表面の酸化状態･酸化膜厚など）
ポリマーの官能基の分析
潤滑剤の膜厚
多層膜の深さ方向分布

原理/特徴

XPSは試料表面にX線を照射し光電効果により表面から発生する光電子のエネルギーと強度分布を測定することで、元素の種類と量を同定する手法です。また、元素の結合エネルギーの微量な変化を測定することにより化学状態を調べることも可能であることからESCA（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）とも呼ばれています。検出対象となる電子の検出深さ（非弾性平均自由行程）は数原子層程度であるため、極表面の分析に適しています。

特徴

H、Heを除くすべての元素の定性分析が可能
化学状態の特定（酸化状態）
定量測定
絶縁物試料でも測定可能

制約

典型的な検出下限：約0.1atomic %
最小測定領域：数10μmφ程度
有機物の特定には制限あり
超高真空下での分析（真空に導入できない試料の測定は不可）

励起の一次過程 & 二次過程と光電子発生

分析事例

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XPS：シリコンウエハ上の汚染（曇りの測定）	XPS：酸化シリコン/酸窒化膜の膜厚分析	XPS深さ分布測定（イオンスパッタリングの応用）：ARコーティング膜厚