在线式膜厚仪的实例及性能评价

样品和元素

沉积在薄膜上的 Cr、Ni 和 Cu 的薄膜厚度分析

设备概览

图 1 显示了便携式 X 射线荧光光谱仪 OURSTEX100FA。为了将测量头连接到沉积系统（图 3），我们对其进行了修改以供在线使用，如图 2 所示。该测量头中的探测器和 X 射线管采用水冷散热方式。

设备安装

测量条件

设备：能量色散X射线荧光膜厚仪

X射线管靶：W

X射线管输出：40kV-0.25mA

检测器：珀耳帖冷却型 (-10°C) SDD

测量气氛：真空（10 -5 Pa）

分析线：Cu-Kα Ni-Kα Cr-Kα

(散射线) (W-Lβ)

测量时间：100秒

薄膜输送速度：3.0m/min

校准曲线创建结果

通过ICP发射光谱法预先计算粘附量(g/m2)并将其除以各元素的密度(g/cm3)，将标准样品用于校准曲线。图 4 显示了测量的波形。

因测量位置变化而产生的补偿

由于在运送样品时测量位置会上下波动，这可能会导致定量误差，因此使用瑞利散射射线（本例中为 W-Lβ 射线）作为参考对位置波动进行了校正。

如图 6 所示，在位置变化 2 mm 内，无论位置变化如何，该值几乎都是恒定的。

Cu层吸收效应对Ni和Cr的影响

如果作为最外层的Cu层的厚度发生变化，则吸收效果会发生变化，从而难以准确地测量Ni和Cr层的厚度。因此，在图3中预先获得了依赖于Cu层厚度的Ni和Cr的灵敏度校正曲线。（Cu层厚度为100nm时的强度比设定为1.0作为参考。）

从Cu层的厚度，获得一个校正因子来校正和量化Ni和Cr层的厚度。

检出限

本系统中Cr、Ni、Cu膜厚的检测极限值（理论计算值）如表2所示。

准确性

表 3 显示了在固定薄膜位置时测量的静态精度和在样品运输时测量的动态精度 (3.0 m/min)。

概括

将本次制作的荧光X射线膜厚计安装在蒸镀系统上进行性能评价的结果，

(1) 发现在运输过程中由于薄膜位置波动引起的误差可以通过取X射线强度与瑞利散射辐射的比值来校正。
(2)Cu、Ni、Cr薄膜的检测限Cu为1.5nm，Ni、Cr为1nm以下，灵敏度高。
(3)静态和动态精度均在CV=5%以下，可以高灵敏度测量超薄膜。

综上所述，认为该膜厚仪*适用于超薄膜厚度的在线测量。此外，不仅可以应用于膜厚测量，还可以应用于镀液分析等。

推荐设备

能量色散X射线荧光光谱仪“OURSTEX100FA”