[发明专利]一种溅射率的测量方法

说明书

本发明提出了一种溅射率的测量方法，将测试样品置于辉光放电发射光谱仪的激发窗口上，开始测试，并记下激发时间t；激发停止后，取下该测试样品，并置于3D激光显微镜下用激光模式进行扫描；通过3D激光显微镜上的测量软件，测量溅射坑的体积v；通过计算公式q＝v*ρ/t计算出溅射率q，其中ρ为测试样品的密度。该测量方法使用3D激光显微镜测量溅射坑的体积，不需要选取底部测量基准面即可直接得到体积结果，测量过程简单，稳定性好，测量结果精度高；并且3D激光显微镜不需要与样品表面接触，不会对样品表面造成损伤。

技术领域

本发明属于测量分析技术领域，具体涉及一种溅射率的测量方法。

背景技术

为测量样品表面镀层的厚度和成分，一般需要利用辉光放电发射光谱法，而溅射率作为辉光放电发射光谱里的一个重要计算因子，他的准确性和稳定性直接影响最终测量结果的准确性。其中，溅射率指的是单位时间内样品被剥离的质量；辉光放电发射光谱法指的是：辉光放电发射光谱仪利用惰性气体在低气压下放电，被电场加速的氩离子使样品产生均匀的溅射，样品作为阴极，放在阳极的前面，溅射出来的样品原子离开样品表面，在阳极区与氩离子碰撞而被激发，通过计算产生样品组成元素的特征光谱。

在测试过程中，测试样品在带电粒子连续不断地轰击下，样品表面原子逐层剥离，剥离出来的原子连续不断地被真空泵吸走或堆叠到溅射坑的边缘，形成锋利的火山口轮廓，辉光放电发射光谱仪无论采用的是直流放电方式还是射频放电方式，受激发电压和功率波动的影响，溅射坑底部不是一个光滑的平面，而是高低起伏呈锯齿形或波浪形的曲面。

目前，溅射率的测量方法一般有深度法和重量法。深度法是通过表面轮廓仪测量样品溅射坑的深度来计算溅射率，因表面轮廓仪是通过触针在被测表面上滑移进行测量的，是接触测量，其最大缺点就是被测表面容易被触针划伤，并且因溅射坑底面并非平面，而呈锯齿形或波浪形曲面，在深度测量时会因为底部基准面选取的不同而出现不同的结果，导致溅射率的测量稳定性差，精度低。重量法是通过万分之一天平测量样品溅射前后损失的重量来计算溅射率，万分之一天平虽然是所有电子天平中精度最高的，但最多也只能达到10μg，这对于溅射率的计算来说，误差很大。

发明内容

为解决背景技术中所述的问题，本发明提出了一种溅射率的测量方法。

本发明的溅射率的测量方法包括以下步骤：

步骤一、将测试样品置于辉光放电发射光谱仪的激发窗口上，开始测试，并记下激发时间t；

步骤二、激发停止后，取下该测试样品，并置于3D激光显微镜下用激光模式进行三维扫描；

步骤三、通过3D激光显微镜上的测量软件，得出溅射坑的体积v；

步骤四、计算出溅射率q，溅射率的计算方法为：q＝v*ρ/t，其中v为溅射坑的体积，ρ为测试样品的密度，t为激发时间。

进一步地，所述的步骤一中，测试样品的表面需干净平整无划痕无凹坑。

进一步地，所述的步骤一中，辉光放电发射光谱仪依据测试样品的材料选择直流光源的激发光源或交流光源的激发光源，并设置激发电压和激发电流。

进一步地，所述的步骤一中，测试样品测试过程包括抽气阶段、冲洗阶段、预热阶段和积分阶段四个阶段，激发时间从积分阶段开始计算。

更进一步地，所述的步骤六中，溅射坑的体积v的测量方法为：选取样品原始表面为测量基准面，根据3D激光显微镜扫描得到的样品溅射坑3D图像的长、宽、高进行几何或微积分计算，得出在基准面以下的溅射坑的体积v。

更进一步地，所述的测试样品为镀锌钢板。

更进一步地，所述的步骤一中，辉光放电发射光谱仪的激发光源选择直流光源。