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在線式薄膜測(cè)厚儀的實(shí)例和性能評(píng)估

發(fā)布時(shí)間:2022-04-28 點(diǎn)擊量:813

在線式薄膜測(cè)厚儀的實(shí)例和性能評(píng)估


樣品和元素

薄膜上形成的Cr、Ni、Cu的薄膜厚度分析

設(shè)備概覽

圖 1 顯示了便攜式熒光 X 射線分析儀 OURSTEX100FA。為了將測(cè)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(cè)量頭中的探測(cè)器和X射線管采用水冷方式進(jìn)行輻射。
100FA 照片測(cè)量頭配置

設(shè)備安裝

設(shè)備安裝

測(cè)量條件

  • 設(shè)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(cè)器:鱸魚冷卻型(-10℃)SDD

  • 測(cè)量氣氛:真空(10-5 Pa)

  • 分析線:Cu-Kα Ni-Kα Cr-Kα

  • (散射線) (W-Lβ)

  • 測(cè)量時(shí)間:100 秒

  • 薄膜傳送速度:3.0m/min

校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建結(jié)果

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣品,通過ICP發(fā)射光譜法預(yù)先確定附著量(g/m2),并將通過除以各元素的密度(g/cm3)計(jì)算的值用于校準(zhǔn)曲線。圖 4 介紹了測(cè)量的波形。

在線膜厚儀和性能評(píng)估測(cè)量波形的實(shí)例 在線膜厚儀和性能評(píng)估校準(zhǔn)曲線的實(shí)例

由于測(cè)量位置波動(dòng)的校正

在樣品搬運(yùn)過程中,由于測(cè)量位置上下波動(dòng),造成定量誤差,因此以瑞利散射線(本例中為W-Lβ線)為基準(zhǔn)對(duì)位置波動(dòng)進(jìn)行了校正。

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

Cu層吸收效果對(duì)Ni和Cr的影響

當(dāng)最外層的Cu層的膜厚發(fā)生變化時(shí),吸收效果會(huì)發(fā)生變化,因此難以準(zhǔn)確地測(cè)量Ni和Cr層的膜厚。因此,預(yù)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(shí)的強(qiáng)度比設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)1.0。)

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

檢測(cè)限

本裝置中Cr、Ni、Cu膜厚的檢測(cè)極限值(理論計(jì)算值)如表2所示。

檢測(cè)限

準(zhǔn)確性

表 3 顯示了在固定薄膜位置時(shí)測(cè)量的靜態(tài)精度和在運(yùn)輸樣品 (3.0 m/min) 時(shí)測(cè)量的動(dòng)態(tài)精度。

準(zhǔn)確性

概括

將本次制造的熒光X射線膜厚計(jì)安裝在成膜裝置上進(jìn)行性能評(píng)價(jià)的結(jié)果,

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

綜上所述,認(rèn)為該膜厚計(jì)可充分適用于超薄膜厚度的在線測(cè)量。此外,認(rèn)為它不僅可以應(yīng)用于膜厚測(cè)量,還可以應(yīng)用于鍍液分析。



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