CN103913399B - 固体密度测量方法和检验靶材密度是否合格的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种固体密度测量方法和检验靶材密度是否合格的方法，其中固体密度测量方法，包括：提供固体试样；测量固体试样在空气中的质量为第一测量质量M0；将固体试样浸没在液体中，测量固体试样在液体中的质量为第二测量质量M2；根据M0+ρ_空V_物＝M2+ρ_液V_物，获取固体试样的体积；其中，ρ_空为空气的密度、ρ_液为液体的密度；根据固体试样的体积以及实际质量，获取固体试样的密度，所述实际质量为M0+ρ_空V_物或M2+ρ_液V_物。本发明还提供一种检验靶材密度是否合格的方法，采用本发明的固体密度测量方法能够提高靶材密度的检测精度，提高溅射工艺中的镀膜质量。

Description

固体密度测量方法和检验靶材密度是否合格的方法

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域涉及固体密度测量方法和检验靶材密度是否合格的方法。

背景技术

真空溅射是由电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的作用下加速轰击溅射基台上的靶材的溅射面，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基片上成膜，而最终达到对基片表面镀膜的目的。

在公开号为CN1109512A(公开日：1995年10月4日)的中国专利文献中还能发现更多的关于真空溅射的信息。

靶材的致密度对溅射工艺和基片表面的镀膜质量有着重要的影响。因此，制作形成靶材后，对靶材密度的检测步骤是十分必要的。

现有的靶材密度的检测方法具有局限性，尤其靶材密度的检测精度不高。

发明内容

本发明解决的技术问题是采用现有的靶材密度的检测方法具有局限性，尤其靶材密度的检测精度不高。

为解决上述问题，本发明提供一种固体密度的检测方法，包括：

本发明还提供一种固体密度的测量装置，包括：

提供固体试样；

测量固体试样在空气中的质量为第一测量质量M0；

将固体试样浸没在液体中，测量固体试样在液体中的质量为第二测量质量M2；

根据M0+ρ_空V_物＝M2+ρ_液V_物，获取固体试样的体积；其中，ρ_空为空气的密度、ρ_液为液体的密度；

根据固体试样的体积以及实际质量，获取固体试样的密度，所述实际质量为M0+ρ_空V_物或M2+ρ_液V_物。

可选的，测量所述第一质量M0和所述第二质量M2的方法包括：

提供电子天平，所述电子天平具有称量盘，在所述称量盘上安装测量辅助装置，所述测量辅助装置包括：

与所述称量盘连接的检测支架，所述检测支架上设置有托盘，所述托盘置于所述称量盘上方；

将盛有液体的第一容器放在电子天平的称量盘上；

在所述液体中设置第二容器，且使所述第二容器完全浸没在第一容器中的液体内，所述第二容器和所述托盘通过载物工作线连接，以使第二容器不接触第一容器底部；

安装完所述测量辅助装置后，对电子天平进行去皮调零处理，以去除所述测量辅助装置对所述称量盘施加的力，使得天平的读数为零；

对电子天平进行去皮调零后，将固体试样放在第二容器中，所述液体浸没所述固体试样且不溢出第一容器，记录电子天平显示的读数，得到第二测量质量M2。

可选的，测量所述第一质量M0的方法包括：将固体试样放置于所述托盘上，记录电子天平显示的读数，得到第一测量重量M0。

可选的，将固体试样放在第二容器中之前，还包括步骤：

在电子天平外设置第三容器，所述第三容器中盛有所述液体，将固体试样浸没在所述第三容器中的液体中；

待固体试样在所述第三容器的液体中充分浸湿后，取出所述固体试样；

取出所述固体试样后，去除所述固体试样表面的液珠。

可选的，所述将固体试样放在第二容器中的时间大于等于30min后，再记录电子天平显示的读数。

可选的，所述液体的密度小于等于所述固体试样的密度。

可选的，所述液体为水。

可选的，测量所述液体的温度，所述温度计不接触第一容器或第二容器的底部和侧壁；

测量所述液体的温度后，查所述液体在不同温度下的密度对照表获得液体的密度ρ_液。

可选的，所述载物工作线的直径小于等于0.1mm，所述载物工作线的材料为无吸水性材料。

可选的，所述载物工作线的材料为聚乙烯。

可选的，所述第二容器的底部和侧壁镂空。

可选的，所述空气的密度ρ_空包括干空气的密度ρ_空干和含水蒸汽的湿空气的密度ρ_空湿；

所述干空气的密度为ρ_空干＝273ρ₀/(273+t)×p/0.103得出ρ_空干；其中，ρ₀＝1.293kg/m³，为0℃，压强为0.1013MPa状态下干空气的密度，p为干空气的绝对压强，t为干空气的温度；

所述湿空气的密度为ρ_空湿＝273ρ₀/(273+t)×(p－0.0378φp_b)/0.103得出ρ_空湿，其中，ρ₀＝1.293kg/m³，为0℃，压强为0.1013MPa状态下干空气的密度，t为湿空气的温度，p_b为温度t时的饱和空气中水蒸汽的分压，p为湿空气的全压强，φ为湿空气的湿度；

所述获得的固体试样的密度包括：获得干空气的密度ρ_空干和含水蒸汽的湿空气的密度ρ_空湿。

可选的，在测量前，对所述固体试样进行打磨，对打磨后的所述固体试样进行清洗。

可选的，所述固体试样为靶材试样，所述靶材的材料为金属或合金。

本发明还提供一种检验靶材密度是否合格的方法，包括：根据上述(权利要求1～13中的任一权利要求)的固体密度测量方法，得出靶材在干空气的密度ρ_空干靶材和在含水蒸汽的湿空气的密度ρ_空湿靶材，重复测量所述靶材试样的所述干空气的密度ρ_物干靶材和所述湿空气的密度ρ_物湿靶材至少三次以上，将多个靶材试样的所述干空气的密度ρ_物干靶材和多个所述湿空气的密度ρ_物湿靶材形成一组数据，计算所述一组数据的标准偏差和平均值，将所述标准偏差与所述平均值相比得到变异系数值，所述变异系数值小于等于万分之三，靶材的密度符合真空溅射要求；所述变异系数值大于万分之三，靶材的密度不符合真空溅射要求。

本发明的技术方案具有以下优点：

本发明中，需要测量固体试样在空气中的质量为第一测量质量M0，现有技术中，直接将第一测量质量M0作为固体试样的实际质量，但是，固体试样在空气中不光受到重力、天平的支持力，还受到空气浮力的作用，本发明对第一测量质量M0进行空气浮力修正得到固体试样的实际质量，比现有技术获得固体试样的实际质量的方式精确。因此本发明获得固体试样的密度的方法比现有技术精确。

本发明将靶材在干空气条件下测量的靶材密度ρ_空干靶材和在含水蒸汽的湿空气条件下的测量的靶材密度ρ_空湿靶材进行动态对比，根据所述动态对比的结构确定靶材的密度是否合格，相对于现有技术中的没有考虑干、湿空气的靶材密度的测量结果，本发明中的检验靶材的密度是否合格的方法更加精确。

附图说明

图1是本发明的固体密度测量方法的流程示意图；

图2是本发明的固体密度测量装置示意图。

具体实施方式

发明人经过认真的研究和分析发现，出现靶材密度的检测精度不高问题的原因为：

靶材的材料为纯度较高、致密性优良的金属或硬质合金，尤其对金属或硬质合金的致密性要求非常高。在制造靶材的过程中，采用金属或硬质合金的粉末进行烧结的方法形成致密度较高的金属或硬质合金。但是在粉末烧结致密化的过程中，容易在金属或硬质合金内部产生空洞，进而使得后续加工形成的靶材内部也存在空洞。如果内部具有较多空洞的靶材在后续的靶材密度检测步骤中没有被检测出来，而继续应用在溅射工艺中，不仅影响溅射工艺的进行，而且在基片上成膜质量也不高。

现有技术中，根据查询物质材料密度表来获得靶材密度，或者，采用常规的阿基米德定律来测量靶材密度。其中，利用常规的阿基米德定律来测量靶材密度的方法为：将靶材试样浸没在盛满水的容器中，从容器中溢出水的体积为靶材试样的排水体积。靶材试样的密度＝靶材试样的质量/靶材试样的体积，其中，靶材试样的体积等于靶材试样的排水体积，靶材试样的质量根据电子天平测出(此时电子天平的读数为靶材试样的质量)，从而得到靶材试样的密度。

采用常规的阿基米德定律测量靶材密度的方法时，如果靶材试样内部具有较多的空洞，容器中的水填入所述空洞，使得测量所得的靶材试样的排水体积并不等于靶材的体积，因此，现有技术中并没有考虑到靶材内部为空洞的情况。

另外，现有技术中，在电子天平上对靶材试样进行测量时，仅考虑了靶材试样受到重力、电子天平的支持力，因此，靶材试样的质量通过电子天平的读数直接得出，但是在电子天平上对靶材试样进行测量时，靶材还受到空气浮力的作用，因此，现有技术中得到的靶材试样的质量并没有考虑到空气浮力的影响因素，因此，采用现有技术的方法获得靶材试样密度的方法的精度不高。

为此，发明人经过创造性劳动，获得了一种固体密度测量方法，图1是本发明的固体密度测量方法的流程示意图。请参考图1，具体为：

执行步骤S11，提供固体试样；

执行步骤S12，测量固体试样在空气中的质量为第一测量质量M0；

执行步骤S13，将固体试样浸没在液体中，测量固体试样在液体中的质量为第二测量质量M2；

执行步骤S14，根据M0+ρ_空V_物＝M2+ρ_液V_物，获取固体试样的体积；其中，ρ_空为空气的密度、ρ_液为液体的密度；

执行步骤S15，根据固体试样的体积以及实际质量，获取固体试样的密度，所述实际质量为M0+ρ_空V_物或M2+ρ_液V_物。

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

首先，执行步骤S11，提供固体试样。

本实施例中，固体试样为靶材试样，是在被测靶材上切割一部分形成的。在对靶材试样进行测量前，需要对靶材试样进行打磨至表面光滑，以去除靶材试样表面氧化物，接着，采用丙酮或酒精对打磨后的靶材试样的表面进行清洗，以去除打磨后的靶材试样表面的灰尘和油污。

本发明不限于靶材试样密度的测量，在其他实施例中，也可以用于对其他固体试样密度的测量。

接着，执行步骤S12，测量固体试样在空气中的质量为第一测量质量M0。具体为：

参考图2，提供电子天平20，所述电子天平20的称量区域的周围具有玻璃门(图未示)，称量区域内具有称量盘21。本实施例中，将电子天平放置在稳定、平整的操作台上，调节电子天平20的水平调节旋钮(图未示)，使得电子天平水准仪(图未示)中的水泡在中央位置，以使天平的基准面是水平的。调节好电子天平20的水平调节旋钮后，应避免电子天平20震动、阳光照射、气流、强电磁波等干扰。

清理电子天平称量盘21，安装测量靶材试样在空气中的质量的测量辅助装置。具体为，在称量盘21的两侧连接检测支架22，所述检测支架22上设置有托盘23，所述托盘23置于所述称量盘21上，当所述托盘中放有靶材试样时，托盘所承受的力可以通过检测支架传递至所述称量盘，使得电子天平显示读数；本实施例中，所述托盘23的底面与称量盘21的盘面都是水平设置的。所述托盘23为网状结构，网状结构的托盘具有多个网眼，多个网眼为多个固定支点，更方便与后续第二容器进行固定连接。当托盘23中放有靶材试样时，电子天平20会显示读数。

安装好上述辅助设备后，关上电子天平所有玻璃门，打开电源开关，预热30分钟，使得电子天平的测量读数稳定。在其他实施例中，打开电源开关、预热的时间根据电子天平的种类而设定。预热后，单击去皮调零键，以去除所述辅助测量装置对称量盘施加的力，使得天平的读数为零，此时电子天平的读数显示值回复到0.0000g。

之所以安装测量靶材试样在空气中的质量的测量辅助装置，是为后续测量靶材试样在液体中的质量准备的，并且可以在电子天平的同一个调试的条件下测量靶材试样在空气中的质量和在液体中的质量，以减小环境误差。

在其它实施例中，在测量靶材试样在空气中的质量时，也可以不进行测量辅助装置的安装，直接将靶材试样放置在称量盘上进行测量，记录电子天平显示的读数，得到第一测量重量M0。

按去皮清零键后，用镊子将靶材试样放在检测支架上方的网格状的托盘23上，关好电子天平20所有玻璃门，待电子天平的读数稳定后，记录天平读数为M0，其中，M0为靶材试样在空气中的质量，为第一测量质量，单位为克。

接着，执行步骤S13，将固体试样浸没在液体中，测量固体试样在液体中的质量为第二测量质量M2。

继续参考图2，当测量靶材试样在液体中的质量时，需要在同一个电子天平中继续安装测量靶材试样在液体中的质量的测量辅助装置。此步骤需要在步骤S12中的电子天平还没有开启的情况完成，即在步骤S12中，安装完靶材试样在空气中的质量的测量辅助装置后，继续安装靶材试样在液体中的质量的测量辅助装置后，然后打开天平的开关。其中，安装靶材试样在液体中的质量的测量辅助装置的具体过程为，将盛有液体的第一容器24放在电子天平20的称量盘21上，所述第一容器的顶面至称量盘的距离小于所述托盘至称量盘的距离，即，第一容器24在托盘23的下方。本实施例中，所述第一容器24可以为烧杯，其它实施例中，也可以为量筒、碗状容器等相类似容器。所述第一容器24中盛有液体，所述第一容器24中液体的量为能够浸没靶材试样并且不会溢出第一容器，例如，第一容器24中液体的高度为第一容器高度的三分之二。将第二容器25浸没在第一容器24的液体中，第二容器25的体积小于第一容器24，所述第二容器25盛满液体，第二容器25不接触第一容器24的底部。本实施例中，第二容器25与托盘23通过载物工作线26连接，具体为，第二容器25通过载物工作线26吊在托盘23下方，载物工作线26的一端绑在托盘23的网眼上，另一端绑在第二容器25上。本实施例中，本领域技术人员称第二容器25为载物工作篮。当靶材试样放入载物工作篮时，电子天平具有读数。

本实施例中，所述液体为水，例如，纯水或蒸馏水。之所以选择水，是因为水在常温最稳定的液体，容易操作而且对靶材试样不容易腐蚀。如果采用油，易混入其它杂质，且稠度比较高，不容易进行操作，而且油也不容易进行清洗，对靶材试样具有一定的腐蚀反应。如果采用酒精，酒精容易挥发并且易燃。

需要说明的是，载物工作线26的材料为光滑无吸水性且轻质材料，例如，聚乙烯。原因如下：虽然步骤S12中，测量辅助装置安装完成后有去皮调零步骤，但是将靶材试样放置在第二容器中时，会使水出现晃动，产生表面张力和毛细吸附作用使得部分水珠附着在载物工作线26上。如果，载物工作线26的材料容易吸水，会有大量的水珠附着，对托盘23产生向下的附加拉力，使得电子天平测量的第二测量质量M2的读数偏大。

载物工作线26的直径需小于等于0.1mm。原因如下：根据液体表面张力的公式，F＝Lб，其中F为载物工作线26受到的液体表面张力，L为载物线工作线26的直径б为常数。根据液体表面张力的公式可以得出，如果降低载物工作线26的液体表面张力，在保证第一容器24与第二容器25连接强度的前提下，需要尽量减小载物工作线26的直径。再者，如果载物工作线26的直径过大，会产生额外的排水现象，产生附加的浮力效果，进而使得电子天平的读数偏小。

本实施例中，在电子天平20的称量区域内，且在称量盘21一侧设置有三角支架27，三角支架27不接触电子天平20的侧壁，在三角支架27上夹有温度计28，温度计28插入第一容器24的液体中，温度计28的底部不接触第一容器24的底部。温度计28用来测量第一容器24内液体的温度。

在电子天平20外面的操作台上放置盛有液体的第三容器(图未示)，第三容器可以为烧杯，在其它实施例中，也可以为其它容器。第三容器29内液体的量能够浸没靶材试样，并且在浸没靶材试样时无液体溢出情况。本实施例中第三容器中的液体和第一容器24中的液体一样，都为水。

安装完测量辅助装置并且去皮调零处理之后，用镊子夹起靶材试样，放入第三容器中的液体中充分浸湿。待靶材试样充分浸湿后，用镊子夹起样品，甩掉靶材试样表面的水珠，打开电子天平玻璃门，轻轻放入第二容器中，关好电子天平所有的玻璃门，静置，时间大于等于30min后，读取并记录电子天平的读数。该读数为靶材试样在水中的质量，即第二测量质量M2。读取并记录完电子天平的读数后，读取设置在三角支架上的温度计的读数为T，通过查水在不同温度下的密度对照表，得出温度T时的液体的密度为ρ_水，单位为kg/m³。

需要说明的是，靶材试样放入第三容器中的液体中充分浸湿，是因为，靶材试样内部或边缘处存在空洞，空洞内有空气，空洞内的空气汇集起来会像一个空心球一样挂在靶材试样上，因此，在测量靶材试样在液体中的质量时，会对靶材样品产生额外的浮力，会使得靶材试样的第二测量质量读数变小。另外，如果将有许多空洞的靶材试样直接放在第二容器25中，第二容器中的水会填入空洞中并且排出所述空洞中的空气，使得靶材试样的排水体积小于靶材试样的实际体积。引起后续的第二测量质量M2的误差。因此，需要用第三容器中的液体对靶材试样内部的空洞进行填充，排出空洞内的空气，使这方面的误差最小化。

待靶材试样充分浸湿后，用镊子夹起样品，甩掉靶材试样表面的水珠，放入第二容器中。之所以甩掉靶材试样表面的水珠，是因为如果不甩掉靶材试样表面的水珠，在后续将靶材试样放入第二容器中时，会将水珠带入液体中，引起误差，使得靶材试样在在液体中的质量读数M2不准。

本实施例中，所述液体的密度小于等于所述固体试样的密度，这样在获得第二测量质量的过程中，固体试样才能够被液体浸没。之所以将靶材试样放入第二容器后静置时间大于等于30min，是因为，从微观的角度讲，靶材试样的表面不会百分之百平整和光滑，投入到液体中后会有气泡附着在靶材试样的表面，靶材试样在第二容器中充分静置会使得该气泡消除，以使电子天平的第二测量质量M2的读数精准。如果不进行静置时间大于等于30min的操作，则，靶材试样表面的气泡会使得靶材试样在液体中的质量读数M2偏小。另外，将靶材试样放入液体中会产生扰动，使得靶材试样在水中晃动，使得第二测量质量M2的读数不稳定。

本实施例中，第二容器25的表面液需要平整和光滑。不够平整和光滑的第二容器表面也会附着较多的气泡，较多的气泡使得液体的排水体积增加，即影响靶材试样在液体中所受的浮力F_浮液，影响后续靶材试样密度ρ_物的测量。本实施例中，一方面将第二容器25置入第一容器的液体中时也需要静置一段时间以排除第二容器25表面的气泡，另一方面，在节省测量时间的前提下，将第二容器25的底部和侧壁设计为镂空结构，镂空结构的第二容器25的表面由于表面张力的原因不会产生较多的液体气泡，而且镂空结构的表面容易固定载物工作线26。

接着，执行步骤S14，根据M0+ρ_空V_物＝M2+ρ_液V_物，获取固体试样的体积；其中，ρ_空为空气的密度、ρ_液为液体的密度。

本发明的第一测量质量M0并不是靶材试样的实际质量。原因如下：当靶材试样在托盘上时，靶材试样除了受到重力和托盘的支持力外，还受到空气的浮力F_浮空作用，因此，若要准确得到靶材试样的实际质量，需要考虑空气浮力对靶材试样的作用，本发明的方法把空气浮力的因素考虑进去，因此能够准确的得到靶材试样的实际质量，使得后续得到的靶材试样的密度的精度提高。

本实施例中，将固体试样的实际质量M1＝第一测量质量M0+固体试样在空气中的浮力F_浮空/重力加速度g在本实施例中定义为公式(1)。其中，F_浮空＝ρ_空V_物g在本实施例中定义为公式(2)，ρ_空为空气的密度，V_物为靶材试样的体积。靶材试样在第二容器25时，固体试样的实际质量M1＝第二测量质量M2+固体试样在液体中的浮力F_浮液/重力加速度g在本实施例中定义为公式(3)，其中，F_浮液＝ρ_液V_物g在本实施例中定义为公式(4)，V_物为靶材试样的体积，ρ_液为第一容器中水的密度ρ_水，所以，F_浮液为F_浮水。结合公式(1)至公式(4)可以推知：

F_浮水＝(M1－M2)g＝(M0+ρ_空V_物－M2)g

而，V_物＝F_浮水/ρ_水g＝(M0+ρ_空V_物－M2)/ρ_水

＝>V_物ρ_水＝M0+ρ_空V_物－M2

＝>V_物(ρ_水－ρ_空)＝M0－M2

＝>V_物＝(M0－M2)/(ρ_水－ρ_空)

接着，执行步骤S15，根据固体试样的体积以及实际质量，获取固体试样的密度ρ_物，所述实际质量为M0+ρ_空V_物或M2+ρ_液V_物。

ρ_物＝固体试样的实际重量M1/固体试样的体积V_物在本实施例中定义为公式(5)。

因此，由公式(5)ρ_物＝M1/V_物

＝(M0+ρ_空V_物)/V_物

＝M0/V_物+ρ_空

＝M0(ρ_水－ρ_空)/(M0－M2)+ρ_空

＝(M0ρ_水－ρ_空M2)/(M0－M2)

本实施例中，ρ_物＝(M0ρ_水－ρ_空M2)/(M0－M2)被定义为公式(6)，将空气的密度ρ_空、水的密度ρ_水、第一测量质量M0和第二测量质量M2带入公式(6)中，得出靶材试样的密度。

其中，空气的密度ρ_空在不同的测量环境下可以分为干空气的密度ρ_空干和含水蒸汽的湿空气的密度ρ_空湿。本发明中空气湿度含量小于等于10％的空气环境为干空气环境，空气湿度大于10％的空气环境为含水蒸汽的湿空气环境。本发明用空调的除湿功能来制造干空气环境。

当靶材试样密度的测量环境为干空气时，准备水银气压计和温度计，根据公式(7)ρ_空干＝273ρ₀/(273+t)×p/0.103来获得ρ_空干的具体值。在公式(7)中，ρ₀为常数，具体为0℃，压强为0.103MPa状态下的干空气的密度，ρ₀＝1.293kg/m³。p为绝对压强，单位MPa，可以采用水银气压计来测量干空气测量环境下的压强p，t为温度，单位为℃，可以采用温度计来测量此时的干空气测量环境下的温度t。将p和t的测量值带入公式(7)，得到在温度t和压力p状态下的干空气的密度ρ_空干，单位为kg/m³。

当靶材试样密度的测量环境为含水蒸气的湿空气时，准备水银气压计、温度计、电子温湿度计，根据公式(8)ρ_空湿＝273ρ₀/(273+t)×(p－0.0378φp_b)/0.103来获得ρ_空干的具体值。在公式(8)中，ρ₀为常数，具体为0℃，压强为0.103MPa状态下的干空气的密度，ρ₀＝1.293kg/m³。p为绝对压强，单位MPa，本实施例中，含水蒸气的湿空气测量环境下的温度等于干空气环境下的温度t，单位为℃。p_b为温度为t时饱和空气中水蒸气的分压强，单位MPa，可以通过饱和水气压的温压表来获得温度为t时的p_b。φ为空气的相对湿度，由电子温湿度计测得。将上述测量值带入公式(8)，得到在温度t和压力p状态下的含水蒸气的湿空气的密度ρ_空湿，单位为kg/m³。

本实施例中，将干空气的密度ρ_空干带入公式(6)中，得出公式(9)ρ_物干＝(M0ρ_水－ρ_空M2)/(M0－M2)，重复步骤S11至步骤S14，靶材试样在干空气的测量环境下得出多个ρ_物干值。

本实施例中，将含水蒸气的湿空气的密度ρ_空湿带入公式(6)中，得出公式(10)ρ_物湿＝(M0ρ_水－ρ_空M2)/(M0－M2)，重复步骤S11至步骤S14，在湿空气环境下得出多个ρ_物湿值，多个ρ_物湿值的数量等于多个ρ_物干值的数量。

然后将多个ρ_物湿值和多个ρ_物干值形成一组数据，计算该组数据的标准偏差和平均值，将所述标准偏差与所述平均值相比得到变异系数值，其中，根据公式(11)得到标准偏差值б。公式(11)中n表示是实验中一组数据的个数，μ是这组数据的平均值，Xi是这组数据中的每个值，

所述变异系数值小于等于万分之三，ρ_物干或ρ_物湿符合溅射工艺的要求；所述变异系数值大于万分之三，所述靶材不符合所述溅射工艺的要求。

本实施例中，之所以将空气的密度ρ_空分为干空气的密度ρ_空干和含水蒸汽的湿空气的密度ρ_空湿，是因为，一年四季的外界温度、外界环境的降水和气压等条件，对测量环境中的空气的密度影响比较大。因此，采用在干空气和含水蒸汽的湿空气的两个测量环境中测量得到的靶材试样的密度的精密度更高。

根据本发明实施例中对靶材试样密度的测量方法的论述，本发明的固体密度测量装置不限于对靶材试样密度的测量，也可以对其他固体试样密度进行测量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种固体密度测量方法，其特征在于，

提供固体试样；

测量固体试样在空气中的质量为第一测量质量M0；

将固体试样浸没在液体中，测量固体试样在液体中的质量为第二测量质量M2；

根据M0+ρ_空V_物＝M2+ρ_液V_物，获取固体试样的体积；其中，ρ_空为空气的密度、ρ_液为液体的密度；

根据固体试样的体积以及实际质量，获取固体试样的密度，所述实际质量为M0+ρ_空V_物或M2+ρ_液V_物；

其中，测量所述第一测量质量M0和所述第二测量质量M2的方法包括：

提供电子天平，所述电子天平具有称量盘，在所述称量盘上安装测量辅助装置，所述测量辅助装置包括：

与所述称量盘连接的检测支架，所述检测支架上设置有托盘，所述托盘置于所述称量盘上方；

将盛有液体的第一容器放在电子天平的称量盘上；

在所述液体中设置第二容器，且使所述第二容器完全浸没在第一容器中的液体内，所述第二容器和所述托盘通过载物工作线连接，以使第二容器不接触第一容器底部；

安装完所述测量辅助装置后，对电子天平进行去皮调零处理，以去除所述测量辅助装置对所述称量盘施加的力，使得天平的读数为零；

对电子天平进行去皮调零后，将固体试样放在第二容器中，所述液体浸没所述固体试样且不溢出第一容器，记录电子天平显示的读数，得到第二测量质量M2；

并且，将固体试样放在第二容器中之前，还包括步骤：

在电子天平外设置第三容器，所述第三容器中盛有所述液体，将固体试样浸没在所述第三容器中的液体中；

待固体试样在所述第三容器的液体中充分浸湿后，取出所述固体试样；取出所述固体试样后，去除所述固体试样表面的液珠。

2.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，测量所述第一测量质量M0的方法包括：将固体试样放置于所述托盘上，记录电子天平显示的读数，得到第一测量质量M0。

3.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述将固体试样放在第二容器中的时间大于等于30min后，再记录电子天平显示的读数。

4.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述液体的密度小于等于所述固体试样的密度。

5.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述液体为水。

6.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，

测量所述液体的温度，温度计不接触第一容器或第二容器的底部和侧壁；

测量所述液体的温度后，查所述液体在不同温度下的密度对照表获得液体的密度ρ_液。

7.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述载物工作线的直径小于等于0.1mm，所述载物工作线的材料为无吸水性材料。

8.根据权利要求7所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述载物工作线的材料为聚乙烯。

9.根据权利要求2所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述第二容器的底部和侧壁镂空。

10.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述空气的密度ρ_空包括干空气的密度ρ_空干和含水蒸汽的湿空气的密度ρ_空湿；

所述干空气的密度为ρ_空干＝273ρ₀/(273+t)×p/0.103得出ρ_空干；其中，ρ₀＝1.293kg/m³，为0℃，压强为0.1013MPa状态下干空气的密度，p为干空气的绝对压强，t为干空气的温度；

所述湿空气的密度为ρ_空湿＝273ρ₀/(273+t)×(p－0.0378φp_b)/0.103得出ρ_空湿，其中，ρ₀＝1.293kg/m³，为0℃，压强为0.1013MPa状态下干空气的密度，t为湿空气的温度，p_b为温度t时的饱和空气中水蒸汽的分压，p为湿空气的全压强，φ为湿空气的湿度；

所述获得的固体试样的密度包括：获得所述固体试样在干空气的密度ρ_物干和所述固体试样在含水蒸汽的湿空气的密度ρ_物湿。

11.根据权利要求1所述的固体密度测量方法，其特征在于，所述固体试样为靶材试样，所述靶材的材料为金属。

12.一种检验靶材密度是否合格的方法，其特征在于，包括：根据权利要求1～11任一的固体密度测量方法，得出靶材试样在干空气的密度ρ_空干靶材和在含水蒸汽的湿空气的密度ρ_空湿靶材，重复测量所述靶材试样的所述干空气的密度ρ_物干靶材和所述湿空气的密度ρ_物湿靶材至少三次，将多个靶材试样的所述干空气的密度ρ_{物干靶 材}和多个所述湿空气的密度ρ_物湿靶材形成一组数据，计算所述一组数据的标准偏差和平均值，将所述标准偏差与所述平均值相比得到变异系数值，所述变异系数值小于等于万分之三，靶材的密度符合真空溅射要求；所述变异系数值大于万分之三，靶材的密度不符合真空溅射要求。