High-energy total reflection X-ray photoelectron spectroscopy for polished iron surface

高エネルギー全反射光電子分光法による鏡面研磨した鉄の表面分析

名越 正泰*; 河野 崇史*; 槇石 規子*; 馬場 祐治  ; 小林 克己*

Nagoshi, Masayasu*; Kawano, Takashi*; Makiishi, Noriko*; Baba, Yuji; Kobayashi, Katsumi*

放射光の高エネルギーX線を用いた斜入射X線光電子分光法(XPS)を鏡面研磨したステンレス鋼及びシリコンウェハーの表面分析に応用した。斜入射X線を用いる利点は、斜入射X線の表面における進入深さが数ナノメーターと浅いため、XPSにおけるバックグラウンドを低減することができることである。実験は高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光科学研究施設のBL-27Aで行った。1.8keVから3.6keVのエネルギーの放射光軟X線を種々の入射角で試料表面に照射した。光電子は3keVまで測定可能な半球型電子分光器により測定した。全反射条件下で光電子分光スペクトルを測定したところ、XPSのバックグラウンドが著しく低下することを確認した。この結果を、バックグラウンドの理論計算と比較したうえで、X線の進入深さと光電子の非弾性平均自由行程の関係において議論した。また、得られたスペクトルから、深さ方向の情報が得られるかどうかについても検討した。

Grazing incidence X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) has been applied to mirror-polished stainless steel sheets and Si-wafer using incident X-ray with high energy from synchrotron radiation. Monochromatized X-ray with the energy of 1.8 keV to 3.6 keV was irradiated to the sample surfaces with various incident angles. Total reflection condition with the high-energy incident X-ray provides us X-ray photoelectron spectra having remarkably low background intensity. The results will be compared with background calculations in previous researches and discussed in terms of the penetration depth of X-ray and inelastic mean free path of photoelectrons. We also discuss the depth information of the obtained spectra.