１．発表題目
Quantitative XPS analysis
of chlorine reaction
on Si(111)-(7×7)
９８４５０２３
片岡 祐己
２．吸着塩素を定量化する必要性
塩素吸着量の決定
塩素被覆率の決定
塩素飽和吸着に至るまでの塩素被覆率から
吸着過程の貴重な手掛かりが得られる
塩素吸着・脱離過程の解明
Cl
Si
Cl
Si
３．実験装置
光電子分光測定時
塩素被曝時
塩素を一定
圧力で導入
MgKα 1253.6 eV
HSA
Vac.Chamber
1×10－5 Pa
3~5×10-6 Pa
Vac.Chamber
1~8×10-7 Pa
SIP
: Si(111) wafer
TMP
RP
塩素被曝量を定義
1L=1×10－4 Pa・s
真空装置固有の値
SIP:スパッタイオンポンプ
HSA:静電半球アナライザ－ TMP:ターボ分子ポンプ
RP:ロータリーポンプ
４．X線光電子分光法
エネルギーダイアグラム
真のピーク
バックグラウンド
判断
散乱
l=2,Cl,Si orbit
hv=1253.6 eV
valence
99,100
149
Si 2p
Si 2s
hv =1253.6 eV
200,202
Cl 2p
270
Cl 2s
1839
Si 3s
2823
Cl 3s
E (eV)
Photoemission Intensity (arb.units)
0
Fermi
Si2p
Si2s
Cl2p
Cl2p
Cl2s
satu. Cl/Si
成長
clean Si
100
150
200
250
Binding Energy (eV)
Cl2p
吸着塩素を定量化
５．塩素吸着過程～吸着量の推移
Cl2pスペクトル
吸着量と被曝量
1400
1200
1000
800
600
clean level
400
0.1
1
Exposure (L)
Photoemission Intensity (arb.units)
Intensity (arb.unit)
20L
10L
5L
3L
1L
0.5L
0.3L
0.1L
10
clean
測定
190
Clean Si
1150
℃
30分後
塩素被曝
195
200
205
210
Binding Energy (eV)
結論
10L被曝
XPS測定
直後
吸着は十分に飽和
６．塩素吸着過程～吸着過程
1400
n
1  n：非占有吸着点密度
1200
Intensity (arb.unit)
：占有吸着点密度
１次過程
1000
原子吸着
800
1次吸着過程
2次吸着過程
600
clean
clean level
400
２次過程
分子解離吸着
0.1
2次過程
dn
 (1  n)
dt
１次過程
1
Exposure (L)
10
結論
dn
2
 (1  n)
dt
吸着過程
隣接する電子状態が影響
（分子解離吸着）
７．塩素脱離過程
吸着量と被曝量
Cl2pスペクトル
satu.
clean
clean level
0
1
2
3
4
Time (s)
5
20
∞
Photoemission Intensity (arb.units)
Intensity (arb.unit)
clean
5s
3s
1s
satu.
測定
190
Clean Si
1150
℃
XPS測定
Cl 6L
15分後
直後
satu. Cl/Si
400℃加熱
200
210
220
Binding Energy (eV)
結論
400℃加熱１ｓで塩素吸
着量は1/4に減少
８．塩素吸着状態～Ｓｉ２ｐケミカルシフト
Cl2pスペクトル
FWHM
Half
Width
1.56 eV
Photoemission Intensity (arb.units)
Photoemission Intensity (a.u.)
Si2pスペクトル
satu.
FWHM
Half
Width
1.60 eV
clean
satu.
clean
196
98
Chemical shift
Cl
Si
100
102
198
200
202
204
Binding Energy (eV)
結論
ケミカルシフトのエネルギー幅は
本実験装置の分解能以下である
1+ 0．93 eV
2+ 1.83 eV
3+ 2.73 eV
R.D.Schnell et al.:Phys.Rev. B 32（1985）
９．まとめ
Cl2Pの信号強度
10L塩素被曝
吸着過程
吸着量の決定
吸着は十分飽和
隣接する電子状態が影響
（塩素分子解離吸着）
Si2pケミカルシフト
本実験装置では不可