JPS61170606A - 螢光x線膜厚計 - Google Patents

螢光x線膜厚計

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JPS61170606A
JPS61170606A JP1134485A JP1134485A JPS61170606A JP S61170606 A JPS61170606 A JP S61170606A JP 1134485 A JP1134485 A JP 1134485A JP 1134485 A JP1134485 A JP 1134485A JP S61170606 A JPS61170606 A JP S61170606A
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JP
Japan
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ray
rays
fluorescent
primary
plating
Prior art date
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Pending
Application number
JP1134485A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Uto
羽東 良夫
Shigemi Komatsu
小松 繁美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Publication of JPS61170606A publication Critical patent/JPS61170606A/ja
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness

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】 A〔産業上の利用分野〕 この発明は、ハードディスクの記録媒体および工業用又
は電子部品のメッキの皮膜を測定する装置に関する。
B〔発明の概要〕 この発明は、ハードディスクの記録媒体および工業用又
は電子用部品のメッキの皮膜を測定する装置において、
銅ターゲットのベリリウム窓のX線管球と、前記X線管
球と試料間に少なくともニッケル金属フィルターを有す
るフィルター駆動部と、比例計数管等のエネルギー分解
能の悪いX線検出器とから構成される装置により、ハー
ドディスクのアルミ上の無電解ニッケル上のコノくルト
(以後CO/N1−P/Atと記す)のCOのメッキ皮
膜が測定でき、かつAu、7’ QuのAu メッキ皮
膜等本測定できるようにしたものである。
C〔従来の技術〕 ハードディスクは従来F’e203 /A1.であった
しかし、最近高密度記録が可能なCo/N1−Plaが
非常に脚光をあびている。
後者のハードディスクは、00の皮膜がLL02〜[l
L1μmと非常に薄く、かつN1−Pの皮膜が5〜50
μmと厚いのが特徴であり、特にCOのメッキ厚が磁気
的特性において非常に重要な管理項目となっている。従
って、ハードディクスの製造メーカでは、COおよびN
1−Pの皮膜の厚さを高精度で測定し管理したいという
強い要望を持っている。
一方、メッキ皮膜を測定する測定方法として断面法、β
線後方散乱法および螢光X線法がある。断面法は、試料
面を垂直に切断し研摩後光学顕微鏡にてメッキ皮膜を観
測する方法である。β線後方散乱法は、放射線源である
放射性同位元素より放射されるβ#Mt−試料に照射し
、試料のメッキ皮膜が増す°とβ線の 、後方散乱量が
増すという特性を利用してメッキ皮膜の厚さを測定する
方法である。
螢光X線法は、放射線源であるX線管球より放射される
X線を試料に照射し、メッキ皮膜から発生する螢光Xa
*選択的に検出し、試料のメッキ皮膜が増すと勅記螢光
X線量が増すという特性を利用してメッキ皮膜の厚さを
測定する方法である。
D〔発明が解決しようとする問題点〕 COのメッキ皮膜が非常に薄い□o/N1−PIAIの
ハードディスクのメッキ皮膜の厚さを測定する場合、従
来の測定方法では測定精度が非常圧悪い、又は非常に高
価な装置が必要になるという問題点がある。断面法での
測定miはその測定法より約±a5μmで、1、測定対
象のCOのメッキ厚(LO2〜α1μmの範囲では測定
はほとんど困難でるる。β線後方散乱線法では、測定原
理上表面メッキのCOと中間メッキのN1−P中のN1
とを区別することが不可能である。従って、表面メッキ
と中間メッキの膜厚を各々区別して測定することは不可
能である。螢光X線法の場合、分光績&を有するゴニオ
メータと、比例計数管又はシンチレーションカウンター
等のX線検出器と、X線発生器とからなる波長分散型の
膜厚計では高精度でCOおよび’N1−Pの膜厚を測定
することができるが非常に高価な装置となる。分光結晶
を有するゴニオメータがなく、X線発生能力が前記波長
分散型の膜厚計と比較して約1イ611  と小さくて
済むX線発生器と、比例計数管又はシンチレーションカ
ウンターのx m検出器とからなるエネルギー分散型の
膜厚計は安価であるが、X線検出器のエネルギー分解能
が悪く、co とN1の螢光X+INを各々弁別するこ
とができない。従って、表面メッキのCOと中間メッキ
のN1−Pの膜厚を各々区別して測定することは不可能
である。
エネルギー分解能の高い半導体検出器全前記エネルギー
分解能の膜厚計にX#検出器として使用すれば、COと
N1°の螢光Xiを各々弁別することができるが、やは
り半導体検出器の価格が高く高価な装置となる。
E〔問題点を専決するための手段〕 第1図を用いて、本発明の螢光X線膜厚計の説明を行う
。図において、1次X5t−発生させるXllJ発生器
1の中に高圧発生器2および銅ターゲットのベリリウム
窓のX線管球3が収納されている。X@電源4からの基
準信号により、高圧発生器2の高電圧出力を変更し、X
線管球301次X線11のX線の線質をかえることがで
きる。
さらに、X線管球3から放射された1次X線11は、1
次フィルター駆動部5のニッケル金属フィルター6又は
金属フィルター7により、X線の線質かかわる。この1
次X線の線質は、入力装置8から試料のメッキと素材の
情報が入力されると、自動的に制御演算器10が判断し
、最適なX線管球3への印加電圧および1次フィルター
が選択されることにより、決定される。
1次X線11が試料18に照射されると、試料特有の螢
光X線17が発生する。試料の各層のメッキおよび素材
の組合わせにより、各元素からの螢光X線のなかで、検
出したいX線と妨害X線とのエネルギーが非常に接近し
ており、X線検出器12では弁別できない場合がある。
その時には、X線検出器の窓13の直前に金属フィルタ
ー15を設けて、検出したいX線を透過させ、妨害x@
を吸収させる。
入力装置8からの試料のメッキと素材の情報より、自動
的に制御演算器10が金属フィルター15の有無および
最適金属フィルターの選択を判断し、2次フィルター駆
動部16を作動させる。X@検出器12で検出された螢
光x#17は、波高弁別器14で信号成分のみがエネル
ギー弁別される。この弁別後の信号を制御演算器10で
厚みに変換するための演算を行い、その演算結果を出力
装置ii9に出力する。
?〔実施例〕 試料がco/N1−P/At  の場合の実施例を・第
2図および第2図a〜第2図fにて説明する。銅ターゲ
ットのベリリウム窓のX線管球3を用いると、1次X線
11aは第2図aに示すように、銅の特性Xiと連続X
線の重なったスペクトルとなる。この1次X線11aが
、ニッケル金属フィルター6を透過すると、高エネルギ
一部分が吸収された第2図すのスペクトルをもつ1次X
線11bになる。
第2図すにおいて、COだけを励起する部分21が多く
て、COおよびN1を励起する部分22は少ないことが
必要である。
なぜなら、試料のハードディスクは、COの皮膜が1l
L02〜[L1μmと非常に薄く、かつN1−Pの皮膜
が5〜30μmと厚く、COの膜厚を測定する場合N1
の螢光X線が妨害X線となるためである。第2図すのX
線領域22i少なくするためには、ニッケル金属フィル
ター6を使用するとともに、xIs管球3に印加する管
電圧′fI:10〜30XVと低く設定する必要がめる
。1次X線11bはハードディスクスの試料18a。
18b、18cに照射される。すると、試料中の元素が
励起されて第2図Cに示すようなスペクトルをもつ、C
OとN1の混った螢光X#17aが発生する。螢光X線
17aI/i、鉄フィルター15を透過すると、第2図
dに示すようにN1の螢光X線が吸収された螢光X線1
7bとなる。この螢光X線17bは、X線検出器12°
で検出されると、第2図θに示すようにCOの螢光X線
24とN1の螢光X線25が重なったスペクトル25と
なる。ここで、X線検出器12のエネルギー分解能が悪
くて、COとN1の螢光x1M’を各々弁別できなくて
も、妨害X線であるNiの螢光X線は非常に少なく問題
とならない。X線検出器12で検出された信号は、波高
弁別器14會経て、制御演算器10でCOメッキ厚に変
換される。検出強度とcoメッキ厚との関係は、第2図
fにおいて実線で示すような検量線となる。破線は、X
線管球5の管電圧が30〜50KVと高く、ニッケル金
属フィルター6および鉄金属フィルターが無い場合の検
量線である。
本実施例では、エネルギー分解能の悪いX線検出器12
(例えば、比例計数管又はシンチレーションカウンター
)ヲ用いても、第2図fの実線が示す検量線が得られ、
信号(S)に対するバックグラウンド(B)の比率Sl
砒が非常に高く、高精度でCOメッキの膜厚を測定する
ことができる。
次に、試料がAu/Quの場合の実施例を第3図および
第5図a〜第3図eにて説明する。銅ターゲットのベリ
リウム窓のX線管球5からの1次X線11cは、第3図
aに示すように、鋼の特性xWJと連続X線の重なった
スペクトルとなる。この1次X)[11cが、アルミ金
属フィルター7を透過すると、低エネルギ一部分が吸収
され鋼の特性X線がなくなった第5図′bのスペクトル
をもつ1次X線11dになる。
第5図すにおいて、Auを励起するX線領域26がハツ
チングで示されている。このX@領域26を多くするた
めには、X線管球5に印加する管電圧tl−30〜50
に7と高く設定する必要がある。1次X線11dが試料
の金メツキ部分18aおよび素材の銅18eに照射され
ると、各元素が励起されて第3図C1に示すような、ス
ペクトルをもつ螢光X線17が発生する。この螢光X線
17は、X線検出器12で検出されると、第3図dに示
すようKcuの螢光X線28とAuの螢光X線29が重
なったおベクトルトなる。ここで、X線検出器12のエ
ネルギー分解能が悪くても、第5図dの)・ツチングさ
れた部分50を信号として波高弁別すれば、妨害X線で
らるCuの螢光X線28の影響はほとんどない。X線検
出器12で検出された信号は、波高弁別器147経て、
制御演算機10でAuメッキ厚に変換される。波高弁別
された検出強度とAuメッキ厚との関係は、第5図eに
おいて実線で示すような検量線となる。破線は、X線管
球3の管電圧が10〜30KVと低く、アルミ金属フィ
ルター7が無い場合の検量線である。本実施例では、エ
ネルギー分解能の悪いX線検出器12(例えば、比例計
数管)を用いても、第5図eの実線が示す検量線が得ら
れ、厚い範囲まで高精度でAuメッキの膜厚を測定する
ことができる。
なお、これ迄述べたハードディスクの実施例以外に、C
o−Ni/N1−P/At、 Co−1NiIN、 J
?よびco−arlM、の場合でも、表面メッキのCO
に着目して、各会金比皐は一定という条件で、第1笑施
例と同様な方法で、表面メッキのCO合金皮膜の測定が
高精度で行える。また、Au1Cu以外の工業用又は電
子用部品のメッキ(例えば、Ag/cu、 N1/cu
、Sn  Pb/cu 等)についても、第2実施例と
同様な方法で、メッキ皮膜の測定が高精度で行える。
G〔発明の効果〕 本発明によれば、従来性われていた断面法およびβ請後
方散乱法では測定できなかったハードディスクのco/
’N1−P/A1.のCOメッキの高精度な膜厚測定が
実現できる。
また、X線管球に銅ターゲットのベリリウム窓のX線管
球を使用し、ニッケルおよび鉄の金属フィルターを用い
ることにより、エネルギー分解能の惑いX線検出器でも
、上記coメッキの高精度膜厚測定ができるようになっ
た。さらに、金属フィルターの組合わせを変え、X線管
球に印加する管電圧を変えることにより、Au / (
2u等の工業用および電子部品用のメッキの筒稍度膜厚
測定ができる。
上述したように、本発明はハードディスクのような特殊
なメッキの皮膜のみならず、他の工業用および電子部品
用のメッキの皮膜も高精度で膜厚測定が可能な、汎用螢
光X線膜厚計を提供できる効果葡Mする。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による螢光X線膜厚計を示す全体構成
図。 第2図は、本発明の第1実施例を示す部分構成図。第2
図a−第2図fは、第2図の各線スペクトルおよび検量
線を示す図づある。 第3図は、本発明の第2実施例を示す部分構成図。第3
図a〜第3図eは、第3図の各X線スペクトルおよび検
量線を示す図である。 1・・・X線発生器、 2・・・高圧発生器3・・・銅
ターゲットのベリリウム窓X線管球4・・・XS電源 
  5・・・1次フィルター駆動部6・・・ニッケル金
属フィルター 7.15・・・金属フィルター 8・・・入力装置9・
・・出力装置    10・・・制御演算器、11・・
・1次X線    13・・・X線検出器の窓16・・
・2次フィルター駆動部 17・・・螢光x#    18・・・試料19・・・
X線検出器の検出信号 20・・・波高弁別器の出力信号 21・・・coヲ励起するX線領域 22・・・QOおよびN1を励起するXi領域23・・
・全螢光X線の検出強度 24・・・coの螢光X線の検出強度 25・・・N1の螢光X線の検出強度 26・・・Aui励起するX線領域 27・・・全螢光X線の検出強度 28・・・Quの螢光X線の検出強度 29・・・Auの螢光X@の検出強度 30・・・信号として波高弁別する強度風   上 本i明(「第1実泥f列五ホオ 部*m−成因 本弛明の第2大旋伊」8ホT 部分M坂図 雪つM ボ〈     ぼ翅      較 眠く     痕鑓     彰別鍍〈第3図(a) 第3図(1)) ¥y3図(C) 第3図(υ 第30(e、1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)a)銅ターゲットのベリリウム窓のX線管球と、 b)前記X線管球に高電圧を供給する高圧発生器と、 c)前記高圧発生器を制御しているX線電源と、 d)前記X線管球から放射された一次X線の線質を変え
    るためのニツクル金属フィルタ ーを有し前記一次X線の経路に前記金属フ ィルターを挿入又は撤去する機構を有する 一次フィルター駆動部と、 e)前記一次X線が試料に照射されて発生した螢光X線
    を検出するX線検出器と、 f)前記X線検出器からの信号を試料に含まれる各元素
    に特有な螢光X線毎に弁別する 波高弁別器と、 g)前記螢光X線が前記X線検出器に入射 するX線検出器の窓の直前に金属フィルタ ーを挿入又は撤去する機構を有する2次フ ィルター駆動部と、 h)測定試料の情報を入力する入力装置と、i)膜厚の
    結果を出力する出力装置と、 j)前記入力装置からの情報により前記一次フィルター
    駆動部、前記2次フィルター 駆動部および前記X線電源を制御し、前記 波高弁別器からの信号から試料の膜厚を演 算しその結果を出力装置に出力する 制御演算器とからなる螢光X線膜厚計。
  2. (2)前記一次フィルター駆動部にニッケル以外の金属
    フィルターが設けられている特許請求の範囲第1項に記
    載の螢光X線膜厚計。
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