在線膜厚儀實(shí)例及性能評(píng)價(jià)

發(fā)布日期：2024-11-04      瀏覽次數(shù)：353

在線膜厚儀實(shí)例及性能評(píng)價(jià)




樣品和元素

沉積在薄膜上的 Cr、Ni 和 Cu 的膜厚分析

設(shè)備概覽

圖1所示為便攜式X射線熒光分析儀OURSTEX100FA。為了將測(cè)量頭連接到薄膜沉積設(shè)備（圖 3），將其修改為在線使用，如圖 2 所示。該測(cè)量頭內(nèi)部的檢測(cè)器部分和X射線管用水冷卻以散熱。


安裝設(shè)備



測(cè)量條件

• 設(shè)備：能量色散熒光X射線膜厚計(jì)

• X射線管目標(biāo)：W

• X射線管輸出：40kV-0.25mA

• 檢測(cè)器：帕爾貼冷卻型（-10℃）SDD

• 測(cè)量氣氛：真空（10 -5 Pa）

• 分析線：Cu-Kα Ni-Kα Cr-Kα

• （散射輻射）（W-Lβ）

• 測(cè)量時(shí)間：100秒

• 輸膜速度：3.0m/min

校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建結(jié)果

通過ICP發(fā)射光譜法預(yù)先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的附著量(g/m2)，將計(jì)算值除以各元素的密度(g/cm3)并用于校準(zhǔn)曲線。圖 4 顯示了測(cè)量的波形。

 

由于測(cè)量位置波動(dòng)而進(jìn)行的修正

樣品在運(yùn)輸過程中，測(cè)量位置上下波動(dòng)，這可能會(huì)導(dǎo)致定量誤差，因此我們使用瑞利散射輻射（在本例中為W-Lβ輻射）作為參考來校正位置波動(dòng)。


如圖6所示，在2mm的位置變化內(nèi)，無論位置如何變化，該值幾乎保持恒定。

Cu層對(duì)Ni、Cr吸收效果的影響

如果最外層Cu層的厚度發(fā)生變化，其吸收效果也會(huì)發(fā)生變化，從而難以準(zhǔn)確測(cè)量Ni層和Cr層的厚度。因此，根據(jù)銅層厚度預(yù)先計(jì)算出 Ni 和 Cr 的靈敏度校正曲線，如圖 7 所示。 （Cu層厚度為100nm時(shí)的強(qiáng)度比設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)1.0。）


根據(jù)Cu層的厚度確定校正系數(shù)，并對(duì)Ni層和Cr層的厚度進(jìn)行校正和量化。

檢測(cè)限

表2顯示了該裝置中Cr、Ni和Cu膜厚的檢測(cè)極限值（理論計(jì)算值）。



準(zhǔn)確性

表3顯示了固定薄膜位置時(shí)測(cè)得的靜態(tài)精度和樣品輸送（3.0 m/min）時(shí)測(cè)得的動(dòng)態(tài)精度。



概括

將新開發(fā)的熒光X射線膜厚計(jì)安裝在成膜裝置上進(jìn)行性能評(píng)價(jià)后發(fā)現(xiàn)：

① 發(fā)現(xiàn)可以通過瑞利散射線計(jì)算 X 射線強(qiáng)度比來校正因輸送過程中薄膜位置波動(dòng)而產(chǎn)生的誤差。
② Cu、Ni、Cr膜的檢測(cè)下限：Cu為1.5nm，Ni、Cr為1nm以下，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度。
③ 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)精度的測(cè)量精度均為CV=5%以下，可高靈敏度地測(cè)量極薄的薄膜。

綜上所述，認(rèn)為該膜厚計(jì)適用于極薄膜厚的在線測(cè)量。此外，據(jù)認(rèn)為它不僅可以應(yīng)用于膜厚測(cè)量，還可以應(yīng)用于電鍍?nèi)芤旱姆治龅取?/span>

推薦裝備

能量色散X射線熒光光譜儀“OURSTEX100FA"

非常適合在線、考古和文化財(cái)產(chǎn)樣品



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