GDOES - Lehrstuhl Metallische Werkstoffe, Universität Bayreuth

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zylindrischer Sputterkrater entsteht (siehe Nr. 1 Abb. 3). Falls sich ein nicht
ausreichend homogen verteiltes Sputterplasma über der zu analysierenden
Probenoberfläche aufbaut, kann es zu einem selektiven unter- (Nr. 2) oder
übersputtern (Nr. 3) des Substrats kommen. Hierdurch würde die Messung an
Aussagekraft verlieren bzw. verfälscht werden.
Über eine Normierung der Elementgehalte auf 100 % erhält man die Konzentrationen
der Elemente einer unbekannten Probe. Die Tiefe wird ermittelt durch den Vergleich
der aktuellen Sputterrate mit der Sputterrate von einen Referenzelement,
beispielsweise Eisen.
Die Größe des Anodendurchmessers (Standarddurchmesser: 4 mm, alternativ auch
2,5 verfügbar) bestimmt die schlechte laterale Auflösung. Dieser Nachteil spielt bei
lateral homogenen Proben keine Rolle.
Probenvoraussetzung:
- Plane Oberfläche von mindestens 4 mm (besser: >14 mm) Durchmesser
- Leitende oder halbleitende Schichten für quantitative Darstellung (DC)
Vorteile quantitativer GEDOS-Tiefenprofilanalysen:
- Bestimmung aller Elemente möglich (F ist im Argonplasma nicht anregbar)
- Niedrige Nachweisgrenzen (0,1 - 50 ppm; Ausnahme Cl )
- Tiefenprofilanalysen bis 100 μm
- Kostengünstige Anschaffung, geringe Analysenkosten im Vergleich mit
anderen oberflächenanalytischen Verfahren
- Chemische Analyse des Grundmateriales möglich
- Reproduzierbarkeit - Tiefenauflösung: ca. 10 % der abgetragenen Tiefe
Nachteile quantitativer GDOES-Tiefenprofilanalysen:
- Ebene Probenoberfläche zwingend erforderlich
- Laterale Auflösung >2 mm
- Eichstandards nötig
- Unterschiedliche Qualität der auf dem Markt vorhandenen Spektrometer
GDOES-Kalibration
Um die gemessenen Intensitäts-Zeitprofile in Konzentrations-Tiefenprofile
umzurechnen, muss jede Methode kalibriert werden. Zur Kalibration werden
zertifizierte Referenzmaterialien verwendet. In der Regel sind für jedes
Referenzmaterial die Konzentration eines Elementes und seine Standardabweichung
zertifiziert; die materialspezifischen Abtragsraten müssen bestimmt werden. Um
einen Elementkanal zu kalibrieren, wird ein Referenzmaterial mit einer hohen
Konzentration des Elementes, ein Referenzmaterial mit einer tiefen Konzentration
des Elementes sowie ca. drei Referenzmaterialien, die das zu bestimmende Element
im gewünschten Konzentrationsbereich enthalten, gemessen. Die jeweiligen
Konzentrationen der Referenzmaterialien sind in einer Referenzdatei hinterlegt und
werden in die Methode eingelesen. So erhält man eine Kalibrations- oder
Eichgerade, die eine gemessene Emissionsintensität einem Verhältnis von
Gewichtsprozent zu Abtragsrate zuordnet.