製品紹介 PHI GENESIS
フルオート多機能走査型X線光電子分光分析装置

アルバック・ファイ株式会社
製品戦略部
宮山卓也
2023.7.4（火）1Outline
1. アルバック・ファイ製品ラインアップ
2. PHI GENESISの紹介
3. 応用事例2

アルバック・ファイ 製品ラインアップ
Time of Flight Secondary Ion
Mass spectrometry(TOF-SIMS)

X-ray Photoelectron spectroscopy(XPS)

QuadrupoleSecondary ion Massspectrometry

PHI GENESISPHI ADEPT1010

XPS、AES、TOF-SIMS、D-SIMSの4製品
材料基礎研究からデバイスの故障解析、製品品質検査まで幅広く対応
3マルチテクニックXPS

VersaProbeシリーズ

全世界で400台以上の販売実績

VersaProbe2006~

VersaProbe II

2011~

VersaProbe III

2016~

VersaProbe III AD

2019~

VersaProbe 42021~
4ラボ型HAXPESの浸透静電半球型分析器

Cr X線用モノクロメータ
Al X線用モノクロメータ
X線用 電子銃

入射レンズ
試料ホルダー

デュアルアノード
Cr/Al

走査型デュアルモノクロX線源の模式図

欧州
国研、大学

国内実績
20台以上
官：民1：2

US
民間企業
（半導体）

XPS装置性能比較表

製品名

QuantesQuantera II

VersaProbe 4

X-tool

最小X線ビームサイズ

7.5 µm

7.5 µm

10 µm

20 µm

最大感度

2,000,000 cps

2,000,000 cps

5,000,000 cps

2,000,000 cps

自動搬送

〇

〇

超高真空内パーキング〇〇

HAXPES

〇

GCIB

〇

△〇

〇

UPS

〇

LEIPS

〇

AES

〇

REELS

〇

試料加熱・冷却〇〇〇

大気非暴露対応△△〇

外部接続ポート〇〇〇フルオート多機能走査型X線光電子分光分析装置
Fully automated multi-technique scanning XPS/HAXPES microprobe シンプル操作とマルチテクニックの融合 自動搬送系、超高真空内パーキングによる多試料測定
 大面積から微小部まで高感度、高スループット
 高速XPS深さ方向分析
 非破壊HAXPES深さ方向分析
 試料加熱・冷却、電圧印加、大気非暴露測定、拡張性

シンプル・フルリモートオペレーション

ソフトウエアGUI刷新

快適な操作性を提供

ハードウェアの機械的操作部を自動化
リモート操作オフィス、在宅など様々なニーズに対応マルチテクニック
XPSに加えて、HAXPES、UPS、LEIPS、AES、REELSと各種イオンビームまであらゆる手法を組み合わせることで多角的な材料解析が可能
1

単色化Al Kα XPS

2

単色化Cr Kα HAXPES

3

非単色化Mg/Al/Zr XPS

4

UPS：紫外線光電子分光法

5

LEIPS：低エネルギー逆光電子分光法

6

AES：オージェ電子分光法

7

REELS：反射電子エネルギー損失分光法

LEIPS：特許第6108361号 固体の空準位測定方法及び装置：吉田弘幸

9微小部分析位置決定は「確信」へ

マイクロ
フォーカスX線

電子銃

最小X線ビームサイズ

5 μm 以下

20 μmでの感度は当社比2倍の 400,000 cps 以上（Ag 3d5 における強度）

試料
GENESIS

VersaProbe 4

Ti/Siパターンの観察

光学顕微鏡像：キーエンス社VHX-5000

10

11

高速・高感度・高信頼性XPS深さ方向分析
ガラス表面多層コーティングの分析

高輝度Arイオンビームによる高速Depth profile

Si中の微量Au検出

GCIB による低損傷深さ方向分析
デュアルビーム帯電補正による安定した多層膜深さ方向分析
ppmレベルの微量成分の深さ方向分析
12非破壊HAXPES深さ方向分析
AlKα線、CrKα線の情報深さの違いを利用した

非破壊深さ方向分析
Cr Kα線の情報深さは
Al Kα線の約 3倍13試料加熱・冷却、電圧印加、大気非暴露測定
HAXPES system（PHI Quantes）

XPS system（PHI VersaProbe4）

互換トランスファーベッセル
AES system（PHI 710）

TOF-SIMS system（PHI nanoTOF 3）

14

拡張ポート（AUX port）を介した外部接続

・グローブボックス
・成膜チャンバー・赤外加熱、ガス反応室など

15

Field-assisted passivation
ALD-deposited Al2O3
Increase theoxide/semiconductor
barrier height=>Reduce dark current~15 nmc-Si

Semiconductor

••
•
••

Metal oxide

Non annealing
200°C annealing
300°C annealing
400°C annealing
500°C annealing

ALD-deposited Al2O3+c-Si

Prof. Wei-Chun Lin
国立中山大学, Taiwan

Anneal温度による膜厚制御▶XPSによる厚さの評価

The thickness of passivation layer
affects the efficiency of reducingsurface recombination

16

Angle Resolved-XPS and HAXPESAl Kα X-ray＋Ar sputtering
Take-of-angle (TOA)Cr Kα X-ray

Al2O3
Al2O3
SiO2

SiO2c-Si

c-Si

PHI StrataPHI

Angle resolved XPSを用いたSiO2層の膜厚評価• Al Kα線は、Ar sputteringが必要• Cr Kα線は、表面から直接観察が可能

17

Si spectra of Angle resolved HAXPES (Cr Kα)
TOA 90°AlKαSi2p~15 nm

Al2O3c/s

SiO2- Non annealing- 200°C annealing- 300°C annealing- 400°C annealing- 500°C annealingc-Si

No signal

101

96Binding energy (eV)TOA 45°TOA 90°

Al2O30.6c-Si

0.30.0

SiO21850 1840 1830
Binding Energy (eV)Si0.90.6c /s

SiO2~15 nm

Si0.9

Normalized intensity

Cr Kα X-ray

SiO20.30.0

TOA 30°
SiO20.9

Normalized intensity

106

Si0.60.3

1850 1840 1830
Binding Energy (eV)0.01850 1840 1830
Binding Energy (eV)

*Shift correction using Al1s of Al2O3 at 1561.718 eV

18

Thickness calculation of thermally grown SiO2 using StrataPHI
Strata PHIによる膜厚算出結果
Cr Kα X-ray
Al2O3
SiO2c-Si~15 nmAR-HAXPES (Cr Kα) analysis on non-sputtered
Al2O3 surface with 3 TOAs (30°, 45°, 90°)
Condition

Al2O3

SiO2

Non-annealing

16.06

0.871

200℃ annealing

16.58

0.540

300℃ annealing

15.59

1.80

400℃ annealing

15.48

2.68

500℃ annealing

14.31

3.13

Al2O3c-Si

TEM image of Al2O3-SiO2-Si
of 500°C annealing

19

HAXPES 非破壊深さ方向分析

ナノパーティクルへの応用

量子ドット（RGB）のコアシェル構造評価
Zn (外側)S (外側)Se (内側)Cd (内側)ZnS
Cd Se
Red 51.1 56.7 48.9 43.3
Green 73.5 56.1 26.5 43.9
Blue 98.0 52.7 2.0 47.3

シェルコア（外側） （内側）

組成の1：1からの違いは中間層の存在を示唆

全固体電池への応用

21

有機光エレクトロニクスへの応用
UPS、LEIPSによるバンドダイアグラム評価＋GCIB深さ方向分析
UPS

LEIPS

Ionization Potential:
6.19 eVElectron Affinity:
4.03 eVBand Gap:
2.16 eV
Vacuum level

LUMO

HOMO-5-4-3-2-1

0

1234

Energy relative to EF (eV)LEIPS：特許第6108361号 固体の空準位測定方法及び装置：吉田弘幸

22

XPS装置性能比較表
製品名

GENESIS
GENESIS

QuantesQuantera II

VersaProbe 4X-tool

最小X線ビームサイズ

5 µm

7.5 µm

7.5 µm

10 µm

20 µm

最大感度

6,000,000 cps

2,000,000 cps

2,000,000 cps

5,000,000 cps

2,000,000 cps

自動搬送〇〇〇

超高真空内パーキング〇〇〇

HAXPES

〇〇

GCIB

〇〇

UPS〇〇

LEIPS

〇〇

AES

〇

〇

REELS

〇

〇

試料加熱・冷却〇〇〇〇

大気非暴露対応〇△△〇

外部接続ポート〇〇〇〇△〇〇

フルオート多機能走査型X線光電子分光分析装置
Fully automated multi-technique scanning XPS/HAXPES microprobe シンプル操作とマルチテクニックの融合 自動搬送系、超高真空内パーキングによる多試料測定
 大面積から微小部まで高感度、高スループット
 高速XPS深さ方向分析
 非破壊HAXPES深さ方向分析
 試料加熱・冷却、電圧印加、大気非暴露測定、拡張性