Elektronenstrahl-Mikroanalyse dünner Schichten im Submikronbereich

Zusammenfassung

Anhand von Röntgenintensitäts-Messungen an ausgewählten Metallaufdampfschichten unterschiedlicher Dicke auf diversen Trägermaterialien wurden die Einflüsse von Schicht- und Substrat- material sowie der Anregungsenergie des Elektronenstrahls auf die Röntgenimpulsrate aus Dünnfilmen untersucht. Die gewonnenen Intensität/Schichtdicken-Kurven aus Einelement-Schichten werden durch eine Gaußsche Verteilungs-Funktion angenähert. Damit läßt sich über den Wendepunkt in Intensität/Schichtdicken-Kurven die Dicke eines Films aus der gemessenen relativen Röntgenintensität der Schichtstrahlung bestimmen. Die Ordinate des Wendepunktes wird als Konstante mit einem Wert von 0,48 gefunden, die Abszisse läßt sich in Beziehung zu bekannten Mikrosonde- und Materialparametern setzen. Damit erübrigt sich die bisher notwendige, zeitraubende Aufnahme von Eichkurven zur Schichtdickenbestimmung mit der Mikrosonde. In analoger Weise kann die Bestimmung der Schichtdicke von Filmen, die aus mehreren Elementen zusammengesetzt sind, durchgeführt werden, indem den jeweiligen Komponenten virtuelle Einzelschichten zugeordnet werden. Aus der Dicke der virtuellen Einzelschicht und der Materialdichte läßt sich dann der Massengehalt des betrachteten Elementes in der Schicht ermitteln.

Summary

By means of X-ray intensity measurements on selected metal films of various thickness vapour deposited on different substrate materials, the influence of the film and substrate material as well as the energy of the electron probe on the X-ray emission rate has been investigated. In the case of one element films the intensity/layer thickness relations were described by a Gaussian distribution function. Using the inflection point on the intensity/thickness curve, one can determine the film thickness from the X-ray intensity emitted by the film. The ordinates of all inflection points were found to be constant at 0.48, the abscissae were related to the well-known parameters of the microanalyzer and the materials used. This avoids the time-consuming calibration procedures of thickness determination by microprobe analysis, currently in use.

The determination of the thickness of films which are composed of more than one element can be carried out in a similar way, in which the respective components are taken virtually as several one-element layers. The composition of a multi-element film is obtained from the thicknesses and densities of the virtually one-element layers of the composite film.