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濺射靶材檢測

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發(fā)布時間：2025-07-25 08:49:03 更新時間：2025-08-28 09:58:12

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

濺射靶材檢測：核心檢測項(xiàng)目與質(zhì)量控制要點(diǎn)

一、核心檢測項(xiàng)目分類

物理性能檢測
- 密度：
  - 意義：密度直接影響濺射速率和薄膜致密性。
  - 方法：阿基米德排水法（ASTM B311）或氣體置換法（如氦氣比重儀）。
- 硬度：
  - 意義：硬度與靶材耐磨性、加工性能相關(guān)，高硬度靶材可減少濺射過程中的顆粒飛濺。
  - 方法：維氏硬度（HV）或洛氏硬度測試（HRC）。
- 電阻率：
  - 意義：金屬靶材需低電阻率以保障濺射效率；氧化物靶材則需特定電阻范圍。
  - 方法：四探針法（低阻材料）或渦流法（高阻材料）。
化學(xué)成分分析
- 主成分與雜質(zhì)元素：
  - 意義：雜質(zhì)（如Fe、C、O）會導(dǎo)致薄膜缺陷，半導(dǎo)體靶材純度需達(dá)99.999%（5N）以上。
  - 方法：電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）、X射線熒光光譜（XRF）、輝光放電質(zhì)譜（GDMS）。
- 氧/氮含量：
  - 意義：氧化物或氮化物靶材需精確控制O/N比例，影響薄膜化學(xué)計(jì)量比。
  - 方法：惰性氣體熔融-紅外吸收法（氧氮分析儀）。
微觀結(jié)構(gòu)檢測
- 晶粒尺寸與取向：
  - 意義：細(xì)小均勻的晶粒可減少濺射不均勻性；特定晶向（如Cu的(111)取向）可優(yōu)化薄膜性能。
  - 方法：掃描電鏡（SEM）結(jié)合電子背散射衍射（EBSD）、X射線衍射（XRD）分析。
- 孔隙率與缺陷：
  - 意義：孔隙會導(dǎo)致濺射時產(chǎn)生微弧放電，造成薄膜剝落。
  - 方法：金相顯微鏡觀察、顯微CT掃描。
表面質(zhì)量檢測
- 粗糙度（Ra）：
  - 意義：表面粗糙度過高會加劇濺射顆粒飛濺，Ra通常需控制在0.5μm以下。
  - 方法：白光干涉儀或原子力顯微鏡（AFM）。
- 清潔度：
  - 意義：油脂、顆粒污染物會污染鍍膜腔室。
  - 方法：超聲波清洗后通過離子色譜或能譜分析（EDS）檢測殘留物。
純度與氣體含量
- 氣體雜質(zhì)（H?、He等）：
  - 意義：殘留氣體會在濺射時釋放，導(dǎo)致薄膜起泡。
  - 方法：真空加熱-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。
尺寸與幾何精度
- 平面度與平行度：
  - 意義：靶材與基板間距不均會導(dǎo)致薄膜厚度差異。
  - 方法：激光干涉儀或三坐標(biāo)測量儀（CMM）。
- 邊緣倒角精度：
  - 意義：銳利邊緣易引發(fā)電弧放電，需倒角處理（如0.2mm圓弧）。

二、不同應(yīng)用領(lǐng)域的檢測側(cè)重點(diǎn)

半導(dǎo)體行業(yè)
- 核心指標(biāo)：超高純度（≥6N）、低微缺陷（如晶界夾雜）、納米級表面粗糙度。
- 特殊檢測：二次離子質(zhì)譜（SIMS）分析痕量雜質(zhì)（如B、P）。
顯示面板（如ITO靶材）
- 核心指標(biāo)：成分均勻性（In?O?/SnO?比例偏差≤1%）、電阻率（≤2×10?? Ω·cm）。
光伏薄膜（如CIGS靶材）
- 核心指標(biāo)：元素分布均勻性（Cu/In/Ga/Se比例）、高密度（≥98%理論密度）。

三、檢測標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備

國際標(biāo)準(zhǔn)：
- ASTM F3091（濺射靶材化學(xué)成分分析）
- ISO 18558（陶瓷靶材密度測定）
關(guān)鍵設(shè)備：
- 高分辨率SEM-EDS聯(lián)用系統(tǒng)
- 高精度XRD衍射儀（如Bruker D8系列）
- 全自動四探針測試儀