书 书 书犐犆犛 ７１ ． ０４０ ． ４０ 犌 ０４ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G27 /G28 /G29 /G2A 犌犅 ／ 犜 ３６５０４ — ２０１８ /G21 /G22 /G23 /G24 /G25 /G26 /G27 /G28 /G29 /G2A /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 犌狌犻犱犲犳狅狉狋犺犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲狆狉犻狀狋犲犱犮犻狉犮狌犻狋犫狅犪狉犱狊狌狉犳犪犮犲犮狅狀狋犪犿犻狀犪狋犻狅狀 — 犃狌犵犲狉犲犾犲犮狋狉狅狀狊狆犲犮狋狉狅狊犮狅狆狔 ２０１８  ０７  １３ /G33 /G34 ２０１９  ０６  ０１ /G35 /G36 /G27 /G28 /G2B /G2C /G2D /G2E /G2F /G30 /G31 /G32 /G21 /G27 /G27 /G28 /G29 /G2A /G33 /G2F /G30 /G34 /G35 /G36 /G33 /G34目 　　 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语定义 １ ………………………………………………………………………………………………… ４ 　 方法概述 １ ………………………………………………………………………………………………… ５ 　 样品制备与安装 ２ ………………………………………………………………………………………… ６ 　 分析步骤 ３ ………………………………………………………………………………………………… ７ 　 测量报告 ６ ………………………………………………………………………………………………… 参考文献 ７ ……………………………………………………………………………………………………… 犌犅 ／ 犜 ３６５０４ — ２０１８ 前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准由全国微束分析标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ３８ ） 提出并归口 。 本标准起草单位 ： 清华大学 、 南京信息工程大学 。 本标准主要起草人 ： 姚文清 、 杨立平 、 腾飞 、 徐同广 、 严楷 、 李展平 、 王雅君 、 陈圣 、 朱永法 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３６５０４ — ２０１８ 引 　　 言 　　 随着高科技的发展 ， 需要提高电子产品的功能和性能 ， 高度集成化的工艺要求使印刷线路板越来越向微小精细的方向发展 ， 对于器件表面工艺技术有愈加苛刻的要求 。 由此 ， 印刷线路板表面污染物分析至关重要 。 俄歇电子能谱 （ ＡＥＳ ） 具有很高的表面灵敏度 ， 其检测深度约为 ３ ～ １０ 原子单层 （ ０．４ｎｍ ～ ５ｎｍ ）， 检测极限为 １０ －３ 原子浓度 ， 空间分辨率可达到 ４ｎｍ ， 可用于分析除氢和氦以外 （ ＬｉＵ ） 元素的定性 、 定量分析 ， 广泛用于材料的表面化学分析 。 本标准规定了一种高分辨率俄歇电子能谱仪测量印刷线路板表面污染物的方法 ， 为印刷线路板的失效分析提供了参考 。 Ⅱ 犌犅 ／ 犜 ３６５０４ — ２０１８ 印刷线路板表面污染物分析俄歇电子能谱 １ 　 范围 本标准规定了一种准确测量印刷线路板 ＰＣＢ （ ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ ） 镀金手指表面污染物的方法 ——— 俄歇电子能谱法 （ ＡＥＳ ）。 本标准适用于具有一定导电性固体表面纳米尺度元素分布的准确测量 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ２２４６１ — ２００８ 　 表面化学分析 　 词汇 ＧＢ ／ Ｔ２６５３３ — ２０１１ 　 俄歇电子能谱分析方法通则 ＧＢ ／ Ｔ２９７３１ — ２０１３ 　 表面化学分析 　 高分辨俄歇电子能谱仪 　 元素和化学态分析用能量标校准 ＧＢ ／ Ｔ２９５５７ — ２０１３ 　 表面化学分析 　 深度剖析 　 溅射深度测量 ＧＢ ／ Ｔ３０８１５ — ２０１４ 　 表面化学分析 　 分析样品的制备和安装方法指南 ＧＢ ／ Ｔ３２５６５ — ２０１６ 　 表面化学分析 　 俄歇电子能谱 （ ＡＥＳ ） 数据记录与报告的规范要求 ＧＢ ／ Ｔ３２９９８ — ２０１６ 　 表面化学分析 　 俄歇电子能谱 　 荷电控制与校正方法报告的规范要求 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ２２４６１ — ２００８ 界定的术语和定义适用于本文件 。 ４ 　 方法概述 ４ ． １ 　 电离截面 电离截面是指原子中一个已被电子占据的壳层中将产生空位过程的截面 。 是一束电子轰击样品时 ， 具有能量的原电子束使原子内壳层电离并形成空位的几率 。 根据半经验方法计算 ， 电离截面可以用式 （ １ ） 来进行计算 。 犙 Ｗ ＝ ６ ． ５１ × １０ － １４ 犪 Ｗ 犫 Ｗ 犈 ２Ｗ １ 犝 ｌｎ４ 犝 １ ． ６５ ＋ ２ ． ３５ｅ （ １ － 犝 ） ［ ］ ……………………（ １ ） 　　 式中 ： 犙 Ｗ 　　 ——— 原子的电离截面 ， 单位为平方厘米 （ ｃｍ ２ ）； 犈 Ｗ ——— Ｗ 能级电子的电离能 ， 单位为电子伏特 （ ｅＶ ）； 犝 ——— 激发源能量与能级电离能之比 ， 犈 Ｐ ／ 犈 Ｗ ； 犈 Ｐ ——— 入射电子 （ 初级电子 ） 的能量 ， 单位为电子伏特 （ ｅＶ ）； 犪 Ｗ ， 犫 Ｗ ——— 常数 。 电离截面 犙 Ｗ 是激发源能量与能级电离能比 犝 的函数 。 当 犝 为 ２．７ 时 ， 电离截面可以达到最大值 。 １ 犌犅 ／ 犜 ３６５０４ — ２０１８ 犈 Ｐ 应选择大约为 犈 Ｗ 的 ２．７ 倍 ， 过高和过低都是不利的 。 对于印刷线路板样品入射能量的选择要考虑到金属触片元素最大能级电离能和激发源能量对于绝缘部分荷电产生的影响 ［ １ ］ 。 ４ ． ２ 　 束流密度 俄歇能谱仪对样品表面元素分析检测极限受限于信噪比 ， 而噪声主要来自通过分析器的次级电子流所固有的散粒噪声 。 为了得到高的信噪比 ， 通常是加大入射束电流密度 ， 即增加入射束流微元 ｄ 犐 。 但某些情况下 ， 为了减小表面荷电 ， 可减小入射电子束的束流密度 犐 ， 同时空间分辨率将会降到一个不能满足分析需要的值 。 束流密度可以用式 （ ２ ） 来进行计算 ： 犐 ＝ ｄ 犐 ／ ｄ 犃 ……………………（ ２ ） 　　 式中 ： ｄ 犐 ——— 垂直于束方向 ｄ 犃 面积上的入射束流微元 。 ４ ． ３ 　 荷电中和 俄歇电子能谱对印刷线路板样品测量时 ， 按照 ＧＢ ／ Ｔ３２９９８ — ２０１６ 中 Ａ．３ 的要求进行荷电最小化控制 ， 并依据 ＧＢ ／ Ｔ３２９９８ — ２０１６ 中式 （ Ａ．１ ） 计算荷电效应 ， 表面势 犝 ｅ 近似值见式 （ ３ ）： 犝 ｅ ≈ ρ 犣犑 Ｐ （ １ － δ ） ……………………（ ３ ） 　　 式中 ： ρ 　 ——— 样品的电阻率 ； 犣 ——— 样品厚度 ； 犑 Ｐ ——— 入射 （ 初始 ） 电子流密度 ； δ ——— 全二次电子出射产额 ， 即从样品中出射的电子 （ 如 ： 二次电子 、 俄歇电子 、 背散射电子 ） 总数与给定能量和入射角下入射电子总数的比值 。 根据表面电位 犝 ｅ 与其他影响因素的关系 ， 可以通过减小入射电子束流 犑 Ｐ ， 实现减小电子枪束流密度 ； 增大二次电子发射系数 δ ， 调整入射电子束流能量和角度 ； 同时通过低能离子枪中和电荷的方法控制表面荷电量 。 ４ ． ４ 　 溅射深度 按照 ＧＢ ／ Ｔ２９５５７ — ２０１３４．２ 的要求进行分析层厚度计算 。 以有证参考物质 Ｔａ ２ Ｏ ５ ／ Ｔａ （ ＢＣＲＮｏ．２６１Ｒ ） ［ ２ ， ３ ］ 为例 ， 其氧化厚度 狕 （ Ｔａ ２ Ｏ ５ ） 有证值为 ３０ｎｍ 和 １００ｎｍ ， 如果以平台强度下降 ５０％ 时对应的 溅射时间为标识 ， 则立即得到被分析层的 “ 等效 ” 厚度 。 已知分析材料 Ｍ 的溅射速率 狕 ＝ｄ 狕 ／ ｄ 狋 ， 记为 狕 （ 犕 ）， 在相同离子束条件下与 Ｔａ ２ Ｏ ５ 的溅射速率 狕 （ Ｔａ ２ Ｏ ５ ） 比较 ， 则被分析层的厚度 狕 由式 （ ４ ） 确定 ： 狕 ＝ 狕 （ Ｔａ ２ Ｏ ５ ）· 狋 （ 犕 ） 狋 （ Ｔａ ２ Ｏ ５ ） · 狕 （ 犕 ） 狕 （ Ｔａ ２ Ｏ ５ ） ……………………（ ４ ） 　　 式中 ： 狋 （ 犕 ） 和 狋 （ Ｔａ ２ Ｏ ５ ） 分别为分析层和参考层的溅射时间 。 被侧污染层厚度可通过式 （ ４ ） 计算获得 ， 用氩离子枪对样品表面进行溅射清洁 ， 分别设定电子枪和离子枪的工作参数 ， 保证电子束的束斑位于离子束束斑的中心区域 ， 完成深度剥离和定量采谱 ， 得到在不同深度上各元素谱峰的相对强度 ， 实现元素组成的深度剖析 ［ ４ ～ ６ ］