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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Elektronenmikroskopie

Arbeitsgruppe 5.24

Messungen an Querschnitten

zur Bestimmung der Schichtdicke bzw. der Geometrie von Mikrostrukturen

Die Dicke von Schichten kann entweder an stufenförmigen Strukturen oder an präparierten Querschnitten rückgeführt auf die SI-Einheit Meter gemessen werden. Die hier durchgeführten Messungen an Querschnitten gelten als universeller, da sich von vielen Schichtsystemen keine stufenförmige Strukturen erzeugen lassen. Falls die Anforderungen an die Messgenauigkeit nicht allzu hoch sind, können Schichten mit Dicken oberhalb von etwa 20 µm mit klassischen metallographischen Verfahren präpariert und lichtmikroskopisch untersucht werden.

Für dünnere Schichten und anspruchsvollere Proben empfiehlt sich eine Präparation mittels Ionenstrahlätzen und die Untersuchung im Rasterelektronenmikroskop. Da Ionenstrahlverfahren deutlich weniger sensitiv gegenüber Materialeigenschaften wie Härte oder Festigkeit sind, lassen sich Querschnitte von Schichtsystemen ohne störende Artefakte realisieren. Selbst Materialkombinationen, die sich mit klassischen Verfahren schlecht präparieren lassen, zeigen kaum Materialverschmierung oder Ausbrüchen an den Grenzen zwischen Substrat, Schicht und Deckschicht.

Neben dünnen Schichten werden auch Mikrostrukturen wie z.B. Silizium-Gitter elektronenmikroskopisch untersucht, nachdem mittels Ionenstrahlverfahren Querschnitte präparierte wurden. Dies dient unter anderem der Kontrolle des Herstellungsprozesses.

Zinkbeschichtung auf Stahlsubstrat; BSE-Aufnahme mit Desktop-REM eines mittels Ionenstrahlätzung präparierten Querschnitts
Zinkbeschichtung auf Stahlsubstrat; BSE-Aufnahme mit Desktop-REM eines mittels Ionenstrahlätzung präparierten Querschnitts
Zinkschicht bei höherer Vergrößerung. Die Dicke der Schicht beträgt 5,5 µm.
Zinkschicht bei höherer Vergrößerung. Die Dicke der Schicht beträgt 5,5 µm.