Page 24 - 縱橫半導體檢測—TOF-SIMS扮演要角

COVER STORY
圖2:TOF-SIMS機台[TOF.SIMS M6 Plus, IONTOF GmbH]。
際應用案例幫助各位深入了解這 項分析技術。
濃度。圖1為常見的成份分析儀器 及其靈敏度與解析度能力分佈， 相較於Magnetic-sector SIMS 要求至少大於50μm x 50μm的 偵測區域(Probe Area)，TOF- SIMS的偵測區域只需要20μm x 20μm即可，且其空間解析度 (Probe Size)更可達到50nm的 大小，再加上它的成份偵測靈敏 度可以達到PPM的程度，所以能 夠兼顧偵測靈敏度與空間解析度 的需求，並可同時針對有機及無 機材料的微量物質或污染成份進 行分析，TOF-SIMS儼然成為微區 分析的首選分析技術。
是配備在TEM下的能量色散X射 線譜(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS)，或電子能 量損失譜(Electron Energy Loss Spectroscopy，EELS)，能夠進行 微米級(μm, 10-6m)的微區分析是 其一大優勢。
飛行時間式二次離子質譜 (TOF-SIMS)技術原理 TOF-SIMS藉由帶有能量的入射 離子轟擊待測樣品的表面，將目 標區域的原子轟出而產生二次離 子，二次離子經過加速後被導入 飛行時間式的質譜分析系統。這 些不同質量的離子雖然都獲得了 相同動能，但因離子質量上的差 異，使得他們在偵測器裡的飛行 速度不同，到達偵測板的時間也 有所不同。TOF-SIMS便是藉此特 性來區分出不同電荷質量比(簡稱 荷質比)的離子，達到成份分析的 目的。
但若想單靠一種分析技術面 面俱到地同時兼顧靈敏度與解析 度，甚至還要解析出是哪一種化 合物或有機物的成份並不容易，在 很多情況下，需要靠各種儀器接力 合作，才能完成未知物成份的定性 與定量分析。而TOF-SIMS這種表 面分析技術，就能夠同時兼顧靈敏 度及解析度的分析需求，因此廣泛 應用在有機與無機材料的分析，半 導體先進材料研究、先進製程開 發及先進封裝製程改善，甚至生 醫研究等領域，是非常靈敏的分 析工具。接下來將針對TOF-SIMS 的原理加以介紹，並透過幾個實
經過計算後所得出二次離子 的數量(也就是訊號強度)，再經 過轉換可以得到各個元素的濃度 值;而離子轟擊的時間，則可以
閎康科技(Materials Analysis Technology;MA-tek) 新添購的M6 Plus為ION-TOF最 高階機型(圖2)，具有空間解析 度達到50nm和質量解析力大於 30,000amu的優勢。獨特的DSC (Dual Source Ion Column)和 GCIB (Gas Cluster Ion Source) 配備，也可進行有機樣品的縱深 分析。此外，閎康科技擁有完整的 元素資料庫與豐富的分析經驗， 可以滿足全方位的材料表面元素 分析需求。
22 www.edntaiwan.com
將之轉換成探測的縱向深度，如 此即可獲得不同元素在樣品裡縱 深分佈(Depth Profile)的濃度 資訊。由於TOF-SIMS是將所有 轟擊出的離子收集起來計算出訊 號強度，因此具有優異的偵測極 限，可以量測出固體材料中元素 含量至百萬分之一(ppm)以下的
TOF-SIMS透過收集所有