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在線式薄膜測厚儀的實例和性能評估

發布時間:2022-04-28 點擊量:1300

在線式薄膜測厚儀的實例和性能評估


樣品和元素

薄膜上形成的Cr、Ni、Cu的薄膜厚度分析

設備概覽

圖 1 顯示了便攜式熒光 X 射線分析儀 OURSTEX100FA。為了將測量頭連接到成膜裝置(圖 3),它被修改為在線使用,如圖 2 所示。該測量頭中的探測器和X射線管采用水冷方式進行輻射。
100FA 照片測量頭配置

設備安裝

設備安裝

測量條件

  • 設備:能量色散X射線熒光膜厚儀

  • X射線管靶:W

  • X射線管輸出:40kV-0.25mA

  • 檢測器:鱸魚冷卻型(-10℃)SDD

  • 測量氣氛:真空(10-5 Pa)

  • 分析線:Cu-Kα Ni-Kα Cr-Kα

  • (散射線) (W-Lβ)

  • 測量時間:100 秒

  • 薄膜傳送速度:3.0m/min

校準曲線創建結果

對于標準樣品,通過ICP發射光譜法預先確定附著量(g/m2),并將通過除以各元素的密度(g/cm3)計算的值用于校準曲線。圖 4 介紹了測量的波形。

在線膜厚儀和性能評估測量波形的實例 在線膜厚儀和性能評估校準曲線的實例

由于測量位置波動的校正

在樣品搬運過程中,由于測量位置上下波動,造成定量誤差,因此以瑞利散射線(本例中為W-Lβ線)為基準對位置波動進行了校正。

位置變動修正效果
從圖 6 可以看出,無論位置變化在 2 mm 內如何變化,該值幾乎都是恒定的。

Cu層吸收效果對Ni和Cr的影響

當最外層的Cu層的膜厚發生變化時,吸收效果會發生變化,因此難以準確地測量Ni和Cr層的膜厚。因此,預先在圖7中獲得了取決于Cu層厚度的Ni和Cr的靈敏度校正曲線。(Cu層膜厚為100nm時的強度比設定為標準1.0。)

靈敏度校正曲線
從Cu層的膜厚得到修正系數,對Ni層和Cr層的厚度進行修正和量化。

檢測限

本裝置中Cr、Ni、Cu膜厚的檢測極限值(理論計算值)如表2所示。

檢測限

準確性

表 3 顯示了在固定薄膜位置時測量的靜態精度和在運輸樣品 (3.0 m/min) 時測量的動態精度。

準確性

概括

將本次制造的熒光X射線膜厚計安裝在成膜裝置上進行性能評價的結果,

(1) 研究發現,通過取 X 射線強度與瑞利散射射線的比值,可以校正因運輸引起的薄膜位置波動造成的誤差。
(2)Cu、Ni、Cr膜的檢測下限Cu為1.5nm,Ni、Cr為1nm以下,靈敏度高。
(3) 靜態和動態精度的測量精度均為 CV = 5% 或更低,可以以高靈敏度測量超薄膜。

綜上所述,認為該膜厚計可充分適用于超薄膜厚度的在線測量。此外,認為它不僅可以應用于膜厚測量,還可以應用于鍍液分析。



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