在線(xiàn)式薄膜測厚儀的實(shí)例和性能評估

樣品和元素

薄膜上形成的Cr、Ni、Cu的薄膜厚度分析

設備概覽

圖 1 顯示了便攜式熒光 X 射線(xiàn)分析儀 OURSTEX100FA。為了將測量頭連接到成膜裝置（圖 3），它被修改為在線(xiàn)使用，如圖 2 所示。該測量頭中的探測器和X射線(xiàn)管采用水冷方式進(jìn)行輻射。

設備安裝

測量條件

• 設備：能量色散X射線(xiàn)熒光膜厚儀

• X射線(xiàn)管靶：W

• X射線(xiàn)管輸出：40kV-0.25mA

• 檢測器：鱸魚(yú)冷卻型（-10℃）SDD

• 測量氣氛：真空（10-5 Pa）

• 分析線(xiàn)：Cu-Kα Ni-Kα Cr-Kα

• (散射線(xiàn)) (W-Lβ)

• 測量時(shí)間：100 秒

• 薄膜傳送速度：3.0m/min

校準曲線(xiàn)創(chuàng )建結果

對于標準樣品，通過(guò)ICP發(fā)射光譜法預先確定附著(zhù)量(g/m2)，并將通過(guò)除以各元素的密度(g/cm3)計算的值用于校準曲線(xiàn)。圖 4 介紹了測量的波形。

由于測量位置波動(dòng)的校正

在樣品搬運過(guò)程中，由于測量位置上下波動(dòng)，造成定量誤差，因此以瑞利散射線(xiàn)（本例中為W-Lβ線(xiàn)）為基準對位置波動(dòng)進(jìn)行了校正。

從圖 6 可以看出，無(wú)論位置變化在 2 mm 內如何變化，該值幾乎都是恒定的。

Cu層吸收效果對Ni和Cr的影響

當最外層的Cu層的膜厚發(fā)生變化時(shí)，吸收效果會(huì )發(fā)生變化，因此難以準確地測量Ni和Cr層的膜厚。因此，預先在圖7中獲得了取決于Cu層厚度的Ni和Cr的靈敏度校正曲線(xiàn)。（Cu層膜厚為100nm時(shí)的強度比設定為標準1.0。）

從Cu層的膜厚得到修正系數，對Ni層和Cr層的厚度進(jìn)行修正和量化。

檢測限

本裝置中Cr、Ni、Cu膜厚的檢測極限值（理論計算值）如表2所示。

準確性

表 3 顯示了在固定薄膜位置時(shí)測量的靜態(tài)精度和在運輸樣品 (3.0 m/min) 時(shí)測量的動(dòng)態(tài)精度。

概括

將本次制造的熒光X射線(xiàn)膜厚計安裝在成膜裝置上進(jìn)行性能評價(jià)的結果，

(1) 研究發(fā)現，通過(guò)取 X 射線(xiàn)強度與瑞利散射射線(xiàn)的比值，可以校正因運輸引起的薄膜位置波動(dòng)造成的誤差。
(2)Cu、Ni、Cr膜的檢測下限Cu為1.5nm，Ni、Cr為1nm以下，靈敏度高。
(3) 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)精度的測量精度均為 CV = 5% 或更低，可以以高靈敏度測量超薄膜。

綜上所述，認為該膜厚計可充分適用于超薄膜厚度的在線(xiàn)測量。此外，認為它不僅可以應用于膜厚測量，還可以應用于鍍液分析。