KOSEN 한인과학기술자네트워크

질문에서 어떤 상태인 재료를 분석하길 원하시는지 정확하게 파악할 수 없어 산화되거나 산에 침식된 실리콘 표면분석방법이 필요하신 것 같아 그에 대해 답변을 드립니다.
만약 벌크의 성분분석이라면 아래 내용과는 전혀 다른 분석방법을 써야 합니다.

우선 실리콘에 오염된 상태를 알려면 무엇이 오염되었는지 예상할 수 있는지 아니면 예상하지 못하는지를 결정합니다.

예상할 수 있다면 EDX가 부착된 SEM 같은 장비에서 X선으로 예상되는 성분들을 지정하여 분석합니다.
X선 분석장비는 보정만 잘 되어 있고 JCPDS, ICDD 카드 같은 것이 구비되어 있으면 회절분석한 피크의 파장으로 어떤 원소가 얼마나 있는지 알 수 있습니다.
그런데 예상치 못한 원소가 있다면 분석하기 전에 지정하지 못하니까 어렵겠죠.

예상할 수 없다면 XRF, XPS 장비를 이용하여 분석하면 X선으로 전체 원소들을 모두 훑어 분석하니까 어느 원소가 대략 알마나 있는지 알 수 있습니다. 이렇게 분석하는 것을 정성분석이라고 합니다.
함유되어 있는 원소를 파악했으니 얼마나 있는지 분석해야 하는데 이것을 정량분석이라고 하며 이것에는 여러 방법이 있습니다.
실리콘 웨이퍼 위에 오염된 것을 분석한다면 EDX의 분석 방법에서 SEM으로 배율을 조절하여 오염원 부분을 찾아 그 부분을 예상되는 원소들을 지정하여 분석합니다. 이때 주의할 점은 누락되는 원소가 있다면 그것을 빼고 계산하기 때문에 분석결과는 실제 함유된 것보다 높은 분율로 나올 수 있습니다.
흔히 누락하기 쉬운 원소는 산소, 질소, 불소, 염소 같은 기체 원소입니다.
어느 한 부분을 분석해서 결정하기 어렵고 넓게 분포한다면 Mapping분석을 하는 방법이 있습니다. 지정한 한 가지 원소 별로 지도를 그리는데 EDX가 훑어보면서 그 원소가 존재하는 곳은 하얗게 또는 원소별로 다른 컬러로 칠하고 없는 곳은 검은 색으로 칠합니다. 
그러면 그 원소가 어떻게 분포하고 있는지를 알 수 있죠. 주로 SEM사진 옆에 원소별로 분석한 Mapping 사진들을 열거하여 어느 부분에 어떤 원소가 분포하는지를 보여주어 어떤 원소끼리 결합했는지 또는 편석되었는지 알 수 있죠.
이런 식으로 하면 실리콘의 오염이나 불순물 여부를 확인할 수 있습니다.
그 외에 투명하고 오염원이 하나인데 어떤 형태로 결합하고 있는지 알 수 없다면 UV vis분석처럼 일정 파장의 자외선 투과도를 가지고 결정성이나 어떤 형태의 화합물을 만들었는지 분석하는 방법도 있습니다.
X선이 뚫고 들어가는 깊이가 나노 미터 단위 이상이라 오염, 산화된 정도나 코팅된 것 중에 아주 박막인 경우는 정확한 분석이 안되는 것도 있습니다. 
이런 경우에는 Auger Electron Spectroscopy로 분석하면 옹스트롬 단위로 표면만 분석하는 것이 가능합니다.
저는 XPS에 대해선 활용경험이 없어 잘 모르는데 XRF와 달리 박막분석이 가능하고 정성과 정량분석을 모두 할 수 있다고 합니다.

조금이나마 도움이 되셨으면 좋겠습니다.
만약에 조금 더 공개하실 수 있어서 어떤 상태의 시료를 어떤 목적으로 분석하는지 말씀해 주시면 좀더 정확한 분석방법을 알려 드릴 수 있습니다.