JPH01277709A - 金属層の厚さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は測定対象の試料の金属層にＸ線を透過させ、透
過したＸ線強度に基づいて金属層の厚さを測定する方法
に関する。

〔従来技術〕

金属被膜、金属箔等の金属層の厚さを測定する方法とし
ては、従来蛍光Ｘ線分析法、或いは透過Ｘ線分析法が知
られている。前者による場合は、例えばアルミナ（Ａ　
ｊ！　ｚｏ：＋）製の基板の表面に測定対象である金（
＾Ｕ）メツキ層を形成してなる試料にＸ線を照射し、試
料から生じる蛍光Ｘ線の強度を比例計数管、半導体検出
器等の検出器により検出する。そして予め測定しである
Ａｕメツキ厚さとＸ線相対強度（基ａＸ線強度に対する
測定Ｘ線強度の比）との関係を表す検量線を用い、検出
した蛍光Ｘ線の強度（明るさ）との第１０図に示す如き
関係に基づいてＡｕメツキ厚さを読取ることにより測定
している。

後者の透過Ｘ線分析法による場合は、前記同様の試料を
透過するレベルのＸ線を照射し、試料を透過した透過Ｘ
線の強度を検出器にて検出する。

そして使用するＸ′！ａの波長に応じて予め測定しであ
るＡｕメツキ厚さとＸ線相対強度との関係を表す検量線
を用い、ＸｙＡ源より出射したｘ　ＶＡの波長と検出し
た透過Ｘ線強度とに基づいてＡｕメツキ厚さを測定して
いる。

ところが従来装置では１個の試料のみにＸ″ｆｒＩＡを
照射しているので、２個以上の試料を同時に測定するこ
とが出来ず複数の試料を測定する場合には１つ１つを順
に測定せざるを得す、測定に長時間を要することとなり
、また複数の試料について同時に測定するためには試料
数に応じた測定装置が必要となる等の欠点があった。

この対策として本出願人等は複数の試料を試料台上に平
面的に配置して同時に多数の試料について夫々の金属層
厚さを測定する装置について既に出願を行っている（特
願昭６１−２１３５１７号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述した如く多数の試料を試料台上に平面的に
配置して測定を行うとＸ線源から各試料までの距離、或
いは試料に対するＸ線の入射角度が各試料の位置に応し
て夫々異なることとなり、各試料の平面的な位置的条件
に起因する誤差を免れ得ない。

この誤差を除去するためには各試料載置部夫々について
の検量線を定めるのが望ましい。しかし検量線の作成に
は厚さの異なった複数の校正板について夫々厚さと透過
Ｘ′！ｆＡ強度との関係を求める必要上、試料載置部夫
々に厚さの異なる複数の校正板を配さねばならず校正板
の製作が容易でないという問題があった。

本発明は斯かる事情に迄みてなされたものであり、複数
の試料の金属層の厚さを同時的に、しかも高精度に測定
できる金属層の厚さ測定方法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る金属層の厚さ測定方法は、試料台上に全部
の試料載置部を覆い得る１ゾさ既知の厚さの異なる複数
の校正板を順次配設し、各試料載置部で透過Ｘ線強度を
測定して各試料載置部毎の検量線を求める過程と、試料
台上に複数の試料及び厚さ既知の基準板を配設し、各試
料の金属層及び基準板の透過Ｘ線強度を測定し、前記基
準板の透過ＸｖＡ強度の経時的変化量に基づき前記各金
属層の透過Ｘ線強度を補正する過程とを含む。

〔作用〕

本発明方法はこれによって試料台上に平面的に配列して
セットされる各試料の空間的な位置の変化並びにｘＶＡ
源の室温等に起因する経時的変化に基づく透過Ｘ線量の
ばらつきに基づく誤差を解消する事が可能となる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図であり、図
中１はＸ線源、２は試料台、３は蛍光板、４は凹面鏡、
５は撮像器を示している。

Ｘ線源１から発せられたＸ線は、検量線の作成過程では
第２図に示す如き試料台２上に載置した第３図に示す如
き校正板２１又は２２に、また試料の金属層の厚さ測定
過程では試料台２に装着した第４．５図に示す如きモニ
タ用の基準板２５．試料３０に照射され、これらを透過
したＸ線を蛍光板３に入射させ、透過Ｘ線強度に応じた
可視光に変換し、凹面鏡４で反射させて、これを例えば
ＴＶカメラ等の撮像器５にて撮像するようになっている
。

第２図は蛍光板３に配した試料台の平面図、第３図は試
料台上に校正板２１を載置したときの部分拡大断面図で
ある。試料台２はステンレス鋼製であって平面視で矩形
板状に形成され、これよりも広い蛍光板３上に固定され
ている。試料台２には縦、横方向に夫々複数個ずつ所定
の間隔を隔てて多数の試料載置部２ａを備えている。各
試料載置部２ａは夫々矩形状に若干窪ませ、その各中央
部には貫通孔２ｂを穿っである。

校正板２１．２２はいずれもへ２製であって試料台２と
等大の矩形をなす板状に形成されており、その厚さは異
ならせてあり　（厚さ：ｔｏ、Ｌ＋）、各校正板２Ｌ２
２は夫々１枚づつ第３図に示す如く試料台２の全部の試
料載置部２ａを覆い得るよう試料台２上に順次載置され
る。

〔検出線作成過程〕

第２，３図に示す如く試料台２上に校正板２１．２２を
順次載置して各試料載置部２ａ夫々を透過したＸ線強度
を測定して各試料載置部２ａ夫々についての校正板２１
．２２の厚さと透過Ｘ線強度との関係である検量線、具
体的にはＸ線の減衰率を求める。

即ち既知厚さｔ。の校正板２１を試料台２上に載置して
Ｘ線源１からＸ線を照射する。校正板２１及び試料台２
の各試料載置部２ａにおける貫通孔２ｂを透過したＸ線
は蛍光板３に入射し、入射Ｘ線強度に応じた強さの可視
光に変換され、凹面鏡４を経て撮像器５に撮像される。

撮像器５で撮像された試料台２の各貫通孔２ｂと対応す
る各位置の像は制御器６、Ａ／Ｄ変換器７を経て画像処
理演算器ｌＯの画像メモ１月１に入力される外、制御器
６から画像処理プロセッサ１３を経て演算制御部１４に
取り込まれる。

次に校正板２１に代えて既知厚さｔｌの校正（反２２を
試料台２上に載置して前記と同じ過程で各試料台２の貫
通孔２ｂを透過した透過Ｘ線強度に相当する明るさの像
が夫々処理を施されて画像メモリ１１゜演算制御部１４
に取り込まれる。

演算制御部１４は両校止板２１　、２２についての透過
Ｘ線強度に基づき各試料載置部２ａ毎の検量線、即ち下
記（１）式に従ってＡｌ製板の単位）７さ当りのＸ線減
衰率（減衰定数Ｋｉ）を求め、これを記憶すると共に記
録器１５に記録する。

但し、■。、二校正板２１を用いたときの試料裁置部ｉ
の透過Ｘ線強度 Ｉ８．二校正板２２を用いたときの試料載置部ｉの透過
Ｘ線強度 なおこのＸ線減衰率はへ２板の単位厚さ当りの値である
から、第６図に示す如きＡｌとＡｕとの透過Ｘ線強度の
関係図等に基づいてＡｕ板の単位厚さ当りのＸ線減衰率
に変換する。

第６図は同じＸ線減衰率を示すＡＡとＡｕとの関係を示
すグラフであり、横軸にＡＩ！厚さを、また縦軸にＡｕ
厚さをとって示しである。

このグラフから明らかなように各校正板２Ｌ２２夫々の
厚さに対応するＡｕの厚さを求め、両校止板２Ｌ２２の
厚さの差り、　　−ｔ、をＡｕの厚さの差に置き換えれ
ばよい。

〔金属層厚さ測定過程〕

校正板２１．２２に代えて試料台２上の各試料載置部２
ａに試料３０を装着し、またこの試料３０を装着した試
料台２と共に、モニタ用の基準板２５を夫々蛍光板３上
に載置する。試料３０は第４，５図に示す如く平面視矩
形をなすＡ　ｌ　２０：ｌ基板３１の上面中央部に所定
深さの窪み３１ａを設け、この各窪み３１ａの表面にＡ
ｕメツキ層３２を施して形成しである。

また、モニタ用基準板２５は例えば試料台２の１個の試
料載置部２ａと同じ構造の載置部２５ａ上にＡｕ箔を装
着して蛍光板３上に′Ｒ置されている。

Ｘ線源１からＸ線を照射し、モニタ用基準板２５及び各
試料３０の透過Ｘ線を蛍光を反３に入射させ、透過Ｘ線
強度に応じた可視光に変換して凹面鏡４で反射させ、こ
れを撮像器５にて撮像する。

撮像器５の撮像画は制御器６の走査により画素毎にその
明度に応じた電気信号として検出され、その検出信号は
Ａ／Ｄ変換器７へ出力されて量子化され、走査画像にア
ドレスを関連づけて画像処理演算器１０の画像処理プロ
セッサ１３の制御のもとで画像メモリ１１に書込まれ、
またこれから読み出される。

画像メモリ１１の内容はＣＩ？Ｔ　１２へ出力されて表
示される外、演算制御部１４へ出力される。

この演算制御部１４は測定時Ｔにおける下記（２）式で
表される各試料毎の透過Ｘ線強度Ｉ　ｓ；　（Ｔ）　（
ｉ・１゜２・・・Ｎ）とモニタ用基準板２５の透過Ｘ線
強度！、、（Ｔ）との強度比Ｒ８を求めると共に、各試
料３０の厚さ１、を下記（３）式に従って算出する。

Ｋ。

強度比Ｒ８はＸ線源ｌの経時的な出射Ｘ線強度変化を補
償するための補正係数として用いられる。

なお信頼性を高めるために上記した過程を反復して複数
回測定を行い、その平均値を求めてこれを金属層厚さと
して記録器１５へ記録せしめる。

第７図はＸ線源の温度に起因する出射Ｘ線量の変化を示
すグラフであり、横軸に時間を、また縦軸に温度及び画
像濃度指数をとって示しである。

このグラフから明らかな如く、室温度が変化すると、こ
れに伴ってＸ線源から出射されるＸ線強度が変化し、ま
たこれに伴って撮像器５による画像濃度指数も変化して
いることが解る。

次に第８図に示すフローチャートに従って測定手順を説
明する。

先ずＡＩ製で試料台２の全試料載置部２ａを覆う態様で
厚さｔｏの校正板２１を試料台２上に配置しくステップ
■）、Ｘ線源１から所定強度のＸｖＡを投射し、各試料
載置部２ａ夫々についての透過Ｘ線強度Ｉ５．（但し１
＝Ｌ２・・・Ｎ）を測定する（ステップ■）。

次に同じく　Δβ製で同様の広さを有し厚さｔ。

の校正板２２を前記したのと同様に試料台２に配置しく
ステップ■）、同様に各試料載置部２ａ夫々について透
過ＸＮ９強度■１．（但し１＝Ｌ２・・・Ｎ）を測定す
る（ステップ■）。

再測定値に基づき各試料載置部２ａ毎に（１）式に従っ
てＡＩのｍ位厚さ当りのＸ線減衰定数、更には測定対象
である金属（実施例ではＡｕ）の単位厚さ当りのＸ線減
衰定数に、を算出する（ステップ■）。

次に試料３０についての測定モードに切換え（ステップ
■）、各試料載置部２ａに試料３０及びモニタ用基準板
２５をセットしくステップ■）、測定時Ｔにおいて各試
料３０の透過Ｘ線強度（試料載置部ｉの透過Ｘ線強度１
ｓｔ（Ｔ）（但しｉ＝１，２・・・Ｎ）及びモニタ用基
準板２５の透過Ｘ線強度Ｉ０゜（Ｔ）を測定する（ステ
ップ■）。これに基づいて演算制御部１４において（３
）弐に従って各試料３０についての金属層厚さを演算す
る　（ステップ■）。

第９図は本発明方法と本出願人等が既に出願しである空
間的補正、ドリフト補正を施さない厚さ測定方法との比
較試験結果を示すグラフであり、横軸に時間（時）を、
また縦軸にＡｕ厚さ（μｍ）をとって示しである。グラ
フ中Ｘ印でプロットしであるのは本発明方法の、またＯ
印でプロットしたのは本出願人等が既に出願しである測
定方法（従来法）の各結果を示している。このグラフか
ら明らかな如く本発明方法にあっては測定値のばらつき
が極めて少なく、それだけ信頼性も高いことが解る。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明方法にあっては測定対象となる金属層
と同質又は異質の金属製であって厚さ既知の厚さの異な
る複数の校正板を用いて各測定載置部毎のＸ線減衰率を
求め、更にはＸ線源の出射Ｘ線量の経時的変化に基づく
補正量を求め、これらを考慮して各試料の金属層の厚さ
を測定するから、検量線を求めるための校正板は最小限
２枚の金属板で済むこととなり、校正板の作成が穫めて
容易となり、測定精度も大幅に向上し得る等本発明は優
れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施装置を示すブロック図、第２
図は試料台の模式的平面図、第３図は試料台上に校正板
を載置したときの部分拡大断面図、第４図は試料台に試
料を載せた状態を示す模式的平面図、第５図は部分拡大
断面図、第６図はＡｌ製校正板厚さとＡｕ板厚さとの関
係を示すグラフ、第７図はＸ線源と室温及び画像濃度指
数との関係を示すグラフ、第８図は厚さ測定過程を示す
フローチャート、第９図は本発明方法と従来方法との比
較試験結果を示すグラフ、第１０図はＡｕ厚さと平均明
度との一般的な関係を示すグラフである。 １・・・Ｘ線源　２・・・試料台　３・・・蛍光板　４
・・・凹面鏡　５・・・撮像器　６・・・制御器　７・
・・Ａ／Ｄ変換器１１・・・画像メモリ　１３・・・画
像処理プロセッサ１４・・・演算制御部　１５・・・記
録器　２Ｌ２２・・・校正板２５・・・基準板　３０・
・・試料 載　許　出願人　　住友金属工業株式会社外１名 代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫ＡＪ、２　　
　（２） 第　３　凹 纂　４　図 ２占 晃　５１！］ Ａｌｆｉ３（ｍｍ＋ 晃　　６　　コ ４　　　　ＩＩ　　　１２　　１６　　２０　　２４　
　２８　　３２　　３６時間（時） 見　７ＦｆＵ 第　８　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料台の複数個所に金属層を含む試料をセットし、
   全試料に同時的にＸ線を投射し、その透過Ｘ線強度と、
   予め定めた校正板の厚さと透過Ｘ線強度との関係を示す
   検量線とに基づき試料の金属層の厚さを測定する方法に
   おいて、 試料台上に全部の試料載置部を覆い得る厚 さ既知の厚さの異なる複数の校正板を順次配設し、各校
   正板を配設したときの試料載置部毎の透過Ｘ線強度を測
   定して各試料載置部毎の検量線を求める過程と、 試料台上に複数の試料及び基準板を配置し、各試料の金
   属層及び基準板の透過Ｘ線強度を測定し、前記基準板の
   透過Ｘ線強度の経時的変化量に基づき前記各試料の透過
   Ｘ線強度を補正する過程と を含むことを特徴とする金属層の厚さ測定 方法。