Oberflächenanalytische Verfahren

Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS)

Die SIMS ist prädestiniert zur Analyse sehr dünner Beläge und Schichten. Ihre extrem geringe Erfassungstiefe beträgt 1 bis 5 Atom- beziehungsweise Moleküllagen einer Probenoberfläche. Mit der SIMS werden sowohl Elemente als auch Molekülfragmente analysiert, so dass Rückschlüsse auf organische Substanzen möglich sind.

Die SIMS wird unter anderem in der Dünnschicht-Technologie, zur Detektion von sehr dünnen Kontaminationsschichten auf hochreinen Oberflächen und zur Untersuchung von Interface-Flächen bei schlecht haftenden Schichten angewendet.

 

 


Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse (ESCA / XPS)

Treffen Ionen, Elektronen oder Photonen auf eine Probenoberfläche, so können als Folge davon unter anderem Elektronen aus der Probe emittiert werden. Die Detektion dieser Elektronen in Abhängigkeit von ihrer Energie wird Elektronenspektroskopie genannt. 

Geschieht die Anregung der Probenatome durch energiereiche Röntgenstrahlung, werden durch die Ionisation Photoelektronen freigesetzt, deren Registrierung im Wesentlichen die halbquantitative Bestimmung der Elementzusammensetzung auf einer Oberfläche ermöglicht. Darüber hinaus können Angaben zu den Bindungsverhältnissen der detektierten gemacht werden. Dieses Verfahren wird als (Röntgen-) Photoelektronenspektroskopie (engl. XPS) oder auch synonym als Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse (engl. ESCA) bezeichnet. Die mittels ESCA beziehungsweise XPS erreichte Informationstiefe ist ebenfalls sehr gering (ca. 1 nm). Im Gegensatz zur SIMS sind halbquantitative Aussagen zur Elementzusammensetzung und zu den Bindungsverhältnissen zwischen den Atomen der untersuchten Oberflächenschicht möglich. Durch Ionensputtern lassen sich für beide Methoden Tiefenprofile erstellen.

 

 Beispiel:

Tiefenprofil durch eine TiN/Ag-Schicht mit Oberflächenzusammensetzung in At.-% mit deutlichem Organikanteil


Lochkorrosion

Erhebliche Lochkorrosion an Aluminiumprofilen. Ursächlich für diesen Schaden waren eine hohe Schwefeldioxid-Belastung in der Umgebungsluft und eine häufige Überschreitung des Taupunktes. EDX-Analysen lassen einen hohen Schwefelgehalt in den Korrosionsprodukten erkennen.