在线膜厚仪实例及性能评价

发布日期：2024-11-04      浏览次数：54

在线膜厚仪实例及性能评价




样品和元素

沉积在薄膜上的 Cr、Ni 和 Cu 的膜厚分析

设备概览

图1所示为便携式X射线荧光分析仪OURSTEX100FA。为了将测量头连接到薄膜沉积设备（图 3），将其修改为在线使用，如图 2 所示。该测量头内部的检测器部分和X射线管用水冷却以散热。


安装设备



测量条件

• 设备：能量色散荧光X射线膜厚计

• X射线管目标：W

• X射线管输出：40kV-0.25mA

• 检测器：帕尔贴冷却型（-10℃）SDD

• 测量气氛：真空（10 -5 Pa）

• 分析线：Cu-Kα Ni-Kα Cr-Kα

• （散射辐射）（W-Lβ）

• 测量时间：100秒

• 输膜速度：3.0m/min

校准曲线创建结果

通过ICP发射光谱法预先测定标准样品的附着量(g/m2)，将计算值除以各元素的密度(g/cm3)并用于校准曲线。图 4 显示了测量的波形。

 

由于测量位置波动而进行的修正

样品在运输过程中，测量位置上下波动，这可能会导致定量误差，因此我们使用瑞利散射辐射（在本例中为W-Lβ辐射）作为参考来校正位置波动。


如图6所示，在2mm的位置变化内，无论位置如何变化，该值几乎保持恒定。

Cu层对Ni、Cr吸收效果的影响

如果最外层Cu层的厚度发生变化，其吸收效果也会发生变化，从而难以准确测量Ni层和Cr层的厚度。因此，根据铜层厚度预先计算出 Ni 和 Cr 的灵敏度校正曲线，如图 7 所示。 （Cu层厚度为100nm时的强度比设为标准1.0。）


根据Cu层的厚度确定校正系数，并对Ni层和Cr层的厚度进行校正和量化。

检测限

表2显示了该装置中Cr、Ni和Cu膜厚的检测极限值（理论计算值）。



准确性

表3显示了固定薄膜位置时测得的静态精度和样品输送（3.0 m/min）时测得的动态精度。



概括

将新开发的荧光X射线膜厚计安装在成膜装置上进行性能评价后发现：

① 发现可以通过瑞利散射线计算 X 射线强度比来校正因输送过程中薄膜位置波动而产生的误差。
② Cu、Ni、Cr膜的检测下限：Cu为1.5nm，Ni、Cr为1nm以下，实现了高灵敏度。
③ 静态和动态精度的测量精度均为CV=5%以下，可高灵敏度地测量极薄的薄膜。

综上所述，认为该膜厚计适用于极薄膜厚的在线测量。此外，据认为它不仅可以应用于膜厚测量，还可以应用于电镀溶液的分析等。

推荐装备

能量色散X射线荧光光谱仪“OURSTEX100FA"

非常适合在线、考古和文化财产样品



　【特征】　●可进行非破坏性的快速成分分析。　●无需接触即可分析大样品和不规则形状样品。　●可以近距离分析弯曲样品。　●结构紧凑、重量轻、便于携带，便于现场分析。　●可用100V电源进行分析，无需液氮或冷却水。　[应用实例]　●考古调查分析　●取证分析　●废旧材料的材质测定