一种MoNb靶材EBSD检测的制样方法与流程

一种monb靶材ebsd检测的制样方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及靶材溅射技术领域，特别涉及一种monb靶材ebsd检测的制样方法。


背景技术：

2.溅射靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等；亦可应用于玻璃镀膜领域；还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。其中，高纯度溅射靶材主要用于对材料纯度、稳定性要求更高的领域，如半导体、平板显示器、太阳能电池、磁记录介质等。在所有应用中，半导体对溅射靶材的技术要求和纯度最高，价格也最为昂贵，对溅射靶材的金属材料纯度、内部微观结构等方面都设定了极其苛刻的标准，靶材内部微观结构将严重影响薄膜的性能。
3.monb溅射靶材主要应用于cigs(铜铟镓硒)薄膜太阳电池底电极及半导体集成电路，纪录介质、平面显示以及工件表面涂层等方面。其性能好坏与靶材的组织均匀性密切相关。
4.而检测合金内部微观结构/组织均匀性较常用的手段为电子背散射衍射技术(electron back scattered diffraction，ebsd)，其中ebsd技术可测定取向差、取向关系、取向分布函数、界面晶面指数等相关信息。
5.cn107402150a公开了一种钛铝基合金ebsd分析用样品的电解抛光制备方法，具体包括以下步骤：(1)样品前期处理：尺寸小于7mm
×
6mm
×
4mm，测试面先进行标准金相处理和机械抛光；(2)便携装置搭建：样品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，电解液底端配以磁力搅拌器；(3)电解液配置：按照体积比，高氯酸4％～12％，甲醇55％～65％，正丁醇余量；电解液总量700ml，置于1l烧杯内；(4)电解处理和清洗干燥：温度控制在30℃～20℃，电压控制在25v～35v，抛光时间为40s～55s。
6.cn111735836a公开了一种超纯高铬铁素体不锈钢ebsd试样制备方法，该方法包括切制超纯高铬铁素体不锈钢试样块，传统机械研磨抛光后，将试样与电源正极连接、奥氏体不锈钢板与电源负极连接，而后采用液氮进行温度调节，利用高氯酸和无水乙醇混合组成的电解抛光液进行电解抛光，根据试样状态，控制相应特定的电解参数，最后冲洗吹干，即可获得用于ebsd测试的超纯高铬铁素体不锈钢样品。
7.cn104458373a公开了一种适用于ebsd检测的金属基复合材料试样的制备方法，所述方法采用线切割，机械抛光，振动抛光-离子抛光-振动抛光工艺对具有多相结构的金属基复合材料进行处理，获得适用于ebsd检测的金属基复合材料试样。所述试样同时满足高表面平整度、低应力值和保留待样原有表面应力分布规律要求，不仅满足不同类型金属基复合材料的ebsd检测要求，同样满足不同类型多相导电材料进行xrd，拉曼光谱等多种检测的检测试样制备要求。
8.但目前对monb合金靶材的取向分布研究较少，因此需找寻合适的制样方法进行ebsd检测，解决现有monb溅射靶材组织的测试难题。


技术实现要素：

9.鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述monb靶材ebsd检测的制样方法通过采用甲醇和2-丁氧基乙醇的组合作电解液，无需采用酸腐蚀，克服了酸腐蚀方法中酸残留和腐蚀过渡造成表面不平坦的问题；所述制样方法制得的样品经ebsd检测后衍射菊池带清晰，标定率可达90％以上，结果准确。
10.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
11.本发明提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法包括如下步骤：
12.(1)monb靶材经切割，得到切割后样品；
13.(2)步骤(1)所述切割后样品经机械抛光，得到抛光后样品；
14.(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液电解抛光1～3min，得到待测样品；
15.所述电解液按质量分数计含有56～73wt％的甲醇和27～44wt％的2-丁氧基乙醇。
16.本发明通过采用56～73wt％的甲醇和27～44wt％的2-丁氧基乙醇配比并电解抛光1～3min，结合电解液的选择以及电解抛光时间的控制，能够得到表面平坦无划痕的monb靶材样品，所述样品在ebsd检测中菊池带清晰，标定率高，显著提高了检测的准确性。
17.本发明电解液按质量分数计含有56～73wt％的甲醇，例如可以是56wt％、58wt％、60wt％、62wt％、64wt％、66wt％、68wt％、70wt％、72wt％或73wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
18.本发明电解液按质量分数计含有27～44wt％的2-丁氧基乙醇，例如可以是27wt％、29wt％、31wt％、33wt％、35wt％、37wt％、39wt％、41wt％、43wt％或44wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
19.本发明中电解抛光的时间为1～3min，例如可以是1min、1.3min、1.5min、1.7min、1.9min、2.2min、2.4min、2.6min、2.8min或3min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
20.优选地，所述制样方法中不采用酸腐蚀。
21.本发明经机械抛光和电解抛光后无需采用酸腐蚀，即可直接进行测试，有效克服了酸腐蚀后酸残留或酸腐蚀过度造成的表面不平坦的情况。
22.优选地，步骤(1)中所述monb靶材中含有mo相和nb相。
23.本发明中的monb靶材与其他mo合金不同，该靶材中含有mo相和nb相两个相，并非是monb合金一个相，而本发明通过将机械抛光与电解抛光相组合，并选用特殊的浓度和电解抛光时间组合，能够有效的测定monb靶材的相分布情况。
24.优选地，所述monb靶材中nb含量为5～15wt％，例如可以是5wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。所述monb靶材中mo含量为85～95wt％，例如可以是85wt％、87wt％、88wt％、89wt％、90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％或95wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用，nb与mo的总含量为100wt％。
25.本发明对步骤(1)中所述切割后样品的尺寸没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的样品尺寸即可，例如可以是(10～20)
×
(10～20)
×
(5～15)cm，例如可以是10
×
10
×
5cm、10
×
15
×
5cm、10
×
20
×
5cm、15
×
10
×
5cm、15
×
20
×
5cm、20
×
15
×
15cm、20
×
10
×
10cm或20
×5×
15cm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
26.优选地，所述切割包括线切割。
27.本发明对所述线切割的速度等工艺参数没有特殊限制，可采用本领域技术人员常用的参数，或者根据monb靶材实际情况进行调整。
28.优选地，步骤(2)中所述机械抛光的次数为至少三次。
29.优选地，所述机械抛光的次数为三次，包括依次采用240#、1000#、2000#的砂纸进行机械抛光。本发明优选依次采用240#、1000#、2000#的砂纸共进行三次机械抛光，抛光效果更佳，表面划痕少，有利于ebsd检测。
30.优选地，步骤(2)中所述砂纸包括二氧化硅砂纸。
31.优选地，步骤(2)中所述抛光后样品的表面粗糙度为0.2～0.8μm，例如可以是0.2μm、0.27μm、0.34μm、0.4μm、0.47μm、0.54μm、0.6μm、0.67μm、0.74μm或0.8μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
32.优选地，步骤(3)中所述电解液按质量分数计含有60～70wt％的甲醇和30～40wt％的2-丁氧基乙醇。
33.优选地，步骤(3)中所述电解抛光的时间为1.5～2.5min。
34.优选地，所述电解抛光的温度为20～25℃，例如可以是20℃、20.5℃、21℃、21.5℃、22℃、22.5℃、23℃、24℃或25℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
35.优选地，步骤(3)中所述电解抛光的电压为15～16v，例如可以是15v或16v等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
36.优选地，所述电解抛光的电流为0.05～0.6a，例如可以是0.05a、0.06a、0.07a、0.08a、0.09a、0.1a、0.2a、0.3a、0.4a、0.5a、0.6a或0.7a等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
37.优选地，所述制样方法包括如下步骤：
38.(1)含有mo相和nb相的monb靶材经切割，得到切割后样品；
39.(2)步骤(1)所述切割后样品依次经240#、1000#、2000#的二氧化硅砂纸进行机械抛光，得到抛光后样品；
40.(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液在20～25℃、15～16v和0.05～0.6a条件下电解抛光1～3min，得到待测样品；
41.所述电解液按质量分数计含有56～73wt％的甲醇和27～44wt％的2-丁氧基乙醇。
42.本发明对所述ebsd检测的方法没有特殊限制，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于ebsd检测的方法，也可根据monb靶材自身的特性进行调整。
43.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
44.(1)本发明提供的monb靶材ebsd检测的制样方法无需采用酸腐蚀，不存在酸残留和腐蚀过度的问题；
45.(2)本发明提供的monb靶材ebsd检测的制样方法制样过程简单，方便，可操作性强；
46.(3)本发明提供的monb靶材ebsd检测的制样方法进行ebsd检测时衍射菊池带清晰，标定率高，能够清楚的分别纯mo相和纯nb相，可达到80％以上，在优选条件下可达90％以上的标定率，结果准确。
附图说明
47.图1是本发明实施例1制得的待测样品ebsd检测的衍射菊池带图。
48.图2是本发明对比例2制得的待测样品ebsd检测的衍射菊池带图。
49.图3是本发明对比例5制得的待测样品ebsd检测的衍射菊池带图。
50.图4是本发明对比例6制得的待测样品ebsd检测的衍射菊池带图。
具体实施方式
51.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
52.下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
53.一、实施例
54.实施例1
55.本实施例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法包括如下步骤：
56.(1)含有mo相和nb相的monb靶材(mo-10wt％nb)经切割，得到15
×
15
×
10cm切割后样品；
57.(2)步骤(1)所述切割后样品依次经240#、1000#、2000#的二氧化硅砂纸进行机械抛光至表面无明显划痕，得到抛光后样品；
58.(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液在20℃、16v和0.06a条件下电解抛光2min，得到待测样品；
59.所述电解液按质量分数由65wt％的甲醇和35wt％的2-丁氧基乙醇组成。
60.实施例2
61.本实施例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法包括如下步骤：
62.(1)含有mo相和nb相的monb靶材(mo-5wt％nb)经切割，得到10
×
10
×
15cm切割后样品；
63.(2)步骤(1)所述切割后样品依次经240#、1000#、2000#的二氧化硅砂纸进行机械抛光至表面无明显划痕，得到抛光后样品；
64.(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液在25℃、25v和0.6a条件下电解抛光1min，得到待测样品；
65.所述电解液按质量分数由60wt％的甲醇和40wt％的2-丁氧基乙醇组成。
66.实施例3
67.本实施例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法包括如下步骤：
68.(1)含有mo相和nb相的monb靶材(mo-15wt％nb)经切割，得到20
×
20
×
15cm切割后样品；
69.(2)步骤(1)所述切割后样品依次经240#、1000#、2000#的二氧化硅砂纸进行机械抛光至表面无明显划痕，得到抛光后样品；
70.(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液在24℃、15v和0.1a条件下电解抛光3min，得到待测样品；
71.所述电解液按质量分数由70wt％的甲醇和30wt％的2-丁氧基乙醇组成。
72.实施例4
73.本实施例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法中电解液由57wt％的甲醇和43wt％的2-丁氧基乙醇组成，其余均与实施例1相同。
74.实施例5
75.本实施例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法中电解液由72wt％的甲醇和28wt％的2-丁氧基乙醇组成，其余均与实施例1相同。
76.二、对比例
77.对比例1
78.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除不进行步骤(2)的机械抛光外，其余均与实施例1相同。
79.对比例2
80.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除将步骤(3)中的电解抛光替换为硝酸腐蚀外，其余均与实施例1相同。
81.对比例3
82.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除将步骤(3)中的电解液替换为纯甲醇外，其余均与实施例1相同。
83.对比例4
84.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除将步骤(3)中的电解液替换为纯2-丁氧基乙醇外，其余均与实施例1相同。
85.对比例5
86.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除将步骤(3)中的电解液替换为50wt％的甲醇和50wt％的2-丁氧基乙醇外，其余均与实施例1相同。
87.对比例6
88.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除将步骤(3)中的电解液替换为cn107402150a中实施例3中采用的电解液外，其余均与实施例1相同。
89.对比例7
90.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除将步骤(3)中的电解液替换为cn111735836a中实施例4中采用的电解液外，其余均与实施例1相同。
91.对比例8
92.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除电解时间为0.5min外，其余均与实施例1相同。
93.对比例9
94.本对比例提供一种monb靶材ebsd检测的制样方法，所述制样方法除电解时间为5min外，其余均与实施例1相同。
95.三、测试及结果
96.测试方法：采用100
×
放大倍数，扫描步长为4um，工作距离为15mm，工作电压为30kv的测试参数对待测样品进行ebsd测试。
97.图1～4分别为实施例1、对比例2、对比例5和对比例6制得的待测样品检测的衍射菊池带图，从图中可以看出，实施例1制得的样品能够清楚的看到衍射菊花池带，而对比例5和对比例6中衍射菊花池带十分不清晰，对比例2中完全看不到衍射菊花池带，无法进行分
析。
98.以上实施例和对比例的标定率结果如表1所示。
99.表1
[0100] 标定率(％)实施例190～95实施例290～95实施例390～95实施例480～90实施例580～90对比例140～60对比例240～60对比例340～60对比例440～60对比例540～60对比例640～60对比例740～60对比例850～60对比例950～70
[0101]
从表1可以看出以下几点：
[0102]
(1)综合实施例1～5可以看出，本发明提供的monb靶材ebsd检测的制样方法通过采用按质量分数计含有56～73wt％的甲醇和27～44wt％的2-丁氧基乙醇的电解液，并严格控制电解时间，能够得到表面平坦无划痕的样品，经ebsd检测后衍射菊池带清晰，能够清楚的分别纯mo相和纯nb相，标定率可达80％以上，在优选条件下标定率在90％以上；
[0103]
(2)综合实施例1和对比例1～5可以看出，实施例1中采用由65wt％的甲醇和35wt％的2-丁氧基乙醇组成的电解液进行电解处理，相较于对比例1～5中采用机械抛光或者其他电解液而言，实施例1中标定率为90～95％，而对比例1～5中标定率仅为40～60％，由此表明，本发明通过选择特定的电解液，显著提高了标定率；
[0104]
(3)综合实施例1和对比例8～9可以看出，实施例1中电解时间为2min，相较于对比例8～9中电解时间分别仅为0.5min和5min而言，实施例1中标定率为90～95％，而对比例8～9中标定率分别仅为50～60％和50～70％，由此表明，本发明通过选择特定的电解时间，提高了标定率。
[0105]
综上所述，本发明提供的monb靶材ebsd检测的制样方法能够得到表面平坦无划痕的样品，经ebsd检测后衍射菊池带清晰，能够清楚的分别纯mo相和纯nb相，标定率可达80％以上。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：
1.一种monb靶材ebsd检测的制样方法，其特征在于，所述制样方法包括如下步骤：(1)monb靶材经切割，得到切割后样品；(2)步骤(1)所述切割后样品经机械抛光，得到抛光后样品；(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液电解抛光1～3min，得到待测样品；所述电解液按质量分数计含有56～73wt％的甲醇和27～44wt％的2-丁氧基乙醇。2.根据权利要求1所述的制样方法，其特征在于，步骤(1)中所述monb靶材中含有mo相和nb相；优选地，所述monb靶材中nb含量为5～15wt％，mo含量为85～95wt％，nb与mo的总含量为100wt％。3.根据权利要求1或2所述的制样方法，其特征在于，步骤(1)中所述切割包括线切割。4.根据权利要求1～3任一项所述的制样方法，其特征在于，步骤(2)中所述机械抛光的次数为至少三次。5.根据权利要求4所述的制样方法，其特征在于，步骤(2)中所述机械抛光的次数为三次，包括依次采用240#、1000#、2000#的砂纸进行机械抛光。6.根据权利要求5所述的制样方法，其特征在于，所述砂纸包括二氧化硅砂纸。7.根据权利要求1～6任一项所述的制样方法，其特征在于，步骤(3)中所述电解液按质量分数计含有60～70wt％的甲醇和30～40wt％的2-丁氧基乙醇。8.根据权利要求1～7任一项所述的制样方法，其特征在于，步骤(3)中所述电解抛光的时间为1.5～2.5min；优选地，所述电解抛光的温度为20～25℃。9.根据权利要求1～8任一项所述的制样方法，其特征在于，步骤(3)中所述电解抛光的电压为15～16v；优选地，所述电解抛光的电流为0.05～0.6a。10.根据权利要求1～9任一项所述的制样方法，其特征在于，所述制样方法包括如下步骤：(1)含有mo相和nb相的monb靶材经切割，得到切割后样品；(2)步骤(1)所述切割后样品依次经240#、1000#、2000#的二氧化硅砂纸进行机械抛光，得到抛光后样品；(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液在20～25℃、15～16v和0.05～0.6a条件下电解抛光1～3min，得到待测样品；所述电解液按质量分数计含有56～73wt％的甲醇和27～44wt％的2-丁氧基乙醇。

技术总结
本发明提供一种MoNb靶材EBSD检测的制样方法，所述MoNb靶材EBSD检测的制样方法包括如下步骤：(1)MoNb靶材经切割，得到切割后样品；(2)步骤(1)所述切割后样品经机械抛光，得到抛光后样品；(3)步骤(2)所述抛光后样品经电解液电解抛光1～3min，得到待测样品；所述电解液按质量分数计含有56～73wt％的甲醇和27～44wt％的2-丁氧基乙醇。所述制样方法能够得到表面平坦无划痕的样品，经EBSD检测后衍射菊池带清晰，能够清楚的分别纯Mo相和纯Nb相，标定率可达80％以上，结果准确。结果准确。结果准确。


技术研发人员：姚力军 边逸军 潘杰 王学泽 石春红
受保护的技术使用者：宁波江丰电子材料股份有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8