複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法および膜厚測定装置
【課題】 磁気テープに形成された複数層の磁性膜の膜厚を迅速、簡易に、かつ高い精度で測定し得る膜厚測定方法及び膜厚測定装置を提供すること
【解決手段】 Ｘ線源２１によって磁気テープ２２の磁性膜１０にＸ線を照射し、磁性膜１０とシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）３３との間にＴｉフィルタ２６とＡｌフィルタ２７を配置し、下層磁性膜１１、上層磁性膜１２に含まれるＦｅと、上層磁性膜１２にＦｅと共に少量含まれるＹとから放射される蛍光Ｘ線の内、Ｙからの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してＳＤＤ３３に入射させる。ＳＤＤ３３よって電流パルスとして検出される蛍光Ｘ線の強度を電圧パルスに変換し、その電圧パルスの波高を計数回路３４によって蛍光Ｘ線の強度としてカウントして、小型コンピュータ２５により蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、ＦｅとＹについて波形分離して定量分析し、検量線に基づいて下層磁性膜１１、および磁性膜１０の膜厚を測定する。
【解決手段】 Ｘ線源２１によって磁気テープ２２の磁性膜１０にＸ線を照射し、磁性膜１０とシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）３３との間にＴｉフィルタ２６とＡｌフィルタ２７を配置し、下層磁性膜１１、上層磁性膜１２に含まれるＦｅと、上層磁性膜１２にＦｅと共に少量含まれるＹとから放射される蛍光Ｘ線の内、Ｙからの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してＳＤＤ３３に入射させる。ＳＤＤ３３よって電流パルスとして検出される蛍光Ｘ線の強度を電圧パルスに変換し、その電圧パルスの波高を計数回路３４によって蛍光Ｘ線の強度としてカウントして、小型コンピュータ２５により蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、ＦｅとＹについて波形分離して定量分析し、検量線に基づいて下層磁性膜１１、および磁性膜１０の膜厚を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法および測定装置に関するものである。更に詳しくは、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜の各構成層の膜厚を、迅速に、簡易に、かつ精度高く測定する測定方法および膜厚測定装置に関するものである。また本発明は基材面に形成された複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法および膜厚測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基材面に形成された薄膜の膜厚を非接触で求める方法として、電子線を照射して散乱するオージェ電子の強度を求めるオージェ電子分光法（ＡＥＳ）、Ｘ線を照射して放出される光電子の強度を求めるＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）があるが、何れも深さ数ｎｍまでの表面分析であり、その深さよりも大である膜厚の薄膜について測定するには、Ａｒイオン等によって薄膜をスパッタエッチングして表面から深さ方向に削り取り、削った面からのオージェ電子強度や光電子強度を求めることを要する。すなわち破壊分析となる。ラザフォード後方散乱法は非破壊で元素の定量、 深さ方向の分布を求め得るが、Ｈｅイオンを加速して照射することを要するために装置自体が大型となり測定場所が制約される。
【０００３】
そのほか、膜厚を求める方法として、物体の表面で光が反射する場合に、光の偏光状態が反射の前後で変化することを利用するエリプソメトリ法によって膜厚を測定する方法、膜厚と透過率とが最も相関している単波長成分の光を照射し、その透過減衰量から膜厚を測定する方法もあるが、光学的な性質が同等な複数層の磁性膜それぞれの膜厚を測定することはできない。
【０００４】
更には、基板上に形成された厚さ数ｎｍ程度の多層薄膜（例えばＳｉ基板に形成された下層のＳｉ酸化膜と上層のＳｉ窒化膜）における各層の組成を非破壊で求める方法として、試料に単色Ｘ線（例えばＭｇの特性Ｘ線であるＭｇ−Ｋα線）を照射し放出される光電子の強度から、各層の膜厚を求めると共に、各層に含まれる元素の組成比を決定する方法が開示されている（特許文献１を参照）。しかし特許文献１の方法は、その明細書にも記載されているように、原理的にはＸＰＳ法によるものであり、ＸＰＳ法による測定結果から各層に含まれる元素の組成比を求め得るほか各層の膜厚も求め得るが、深さ方向には数ｎｍ程度までの測定しかできない。従って膜厚が数ｎｍ程度以上の試料については例えばＡｒガスによって試料面を掘り下げるスパッタリングが必要であり破壊測定となる。
【０００５】
また、加速した電子ビームで励起した膜厚既知の多層膜試料から放射される成分元素の特性Ｘ線の強度と、同じく加速した電子ビームで励起した各成分元素から放射される特性Ｘ線の強度との強度比から、多層膜試料の各層の成分元素濃度を決定するＸ線分析方法が開示されている（特許文献２を参照）。しかし、この方法は膜厚既知の試料について成分元素濃度を決定する場合に適用される方法であり、膜厚を求める方法には採用し得ない。また、電子ビームを使用する方法であるために測定可能な膜厚は特許文献１と同じく数ｎｍ程度迄であり、それ以上の膜厚の試料については、特許文献１と同様、Ａｒガスによるスパッタリングが必要である。
【０００６】
また、Ｓｉ基板上のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）膜中のＳｉについて蛍光Ｘ線分析を行うために、Ｓｉ基板と（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）膜との間にＧｅ膜を形成させて、蛍光Ｘ線分析時にＳｉ基板から散乱される２次Ｘ線（Ｓｉ−Ｋα線）をＧｅ膜に吸収させ、（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）膜中のＳｉについての分析精度を向上させた半導体基板が開示されている（特許文献３を参照）。しかし、Ｇｅ膜の形成によって分析精度を向上させることを要する分析は限られた分野における分析である。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２２２０１９号公報
【特許文献２】特開平３−２２６６６４号公報
【特許文献３】特開平５−２０６２４０号公報
【０００８】
磁気テープに形成された複数層からなる磁性膜の各膜厚を蛍光Ｘ線法によって求める測定方法については先行文献には見出せないが、上記の特許文献３から類推されるように、蛍光Ｘ線法によって磁性膜の膜厚を求めることは可能である。図１は基材フィルム（例えばポリエステルフィルム）Ｂの面に膜厚２μｍ程度の下層磁性層１１と膜厚６００ｎｍ程度の薄い上層磁性層１２とからなる磁性膜１０が形成された磁気テープ２２の磁性膜１０部分の拡大図である。そして下層磁性膜１１は磁性材としてのＦｅ（鉄）のほかにＡｌ（アルミニウム）を含み、上層磁性膜１２は磁性材としてのＦｅ、Ｃｏ（コバルト）のほかにＡｌ、Ｙ（イットリウム）を含むものである。このような磁気テープ２２に含まれるＦｅとＹとの元素量を蛍光Ｘ線法によって定量分析することにより上下各層の膜厚を求めることができる。
【０００９】
図２はその膜厚測定装置１の構成を概略的に示す図である。図２を参照して、磁気テープ２２の基材フィルムＢに例えば塗布して形成された下層磁性膜１１と上層磁性膜１２の膜厚を測定するには、図示を省略した測定台に載置した磁気テープ２２に対し、Ｘ線源２１、例えばＭｏ（モリブデン）、Ｒｈ(ロジウム)、Ｗ（タングステン）、またはその他の金属をターゲットするＸ線管球を所定の照射角度に設置し、熱陰極から放出される熱電子を高速度に加速してターゲットに衝突させてターゲット金属の特性Ｘ線を放射させ、その特性Ｘ線を含む１次Ｘ線を磁気テープ２２に照射することにより、下層磁性膜１１と上層磁性膜１２とに含まれるＦｅ、および上層磁性膜１２にＦｅと共に含まれる少量のＹから放射される蛍光Ｘ線の強度を検出器（半導体検出器またはシリコンドリフト検出器）２３で検出して電流パルスまたは電圧パルスに変換し、電流パルスまたは電圧パルスの波高を計数回路２４によって蛍光Ｘ線の強度としてカウントすることにより、小型コンピュータ２５によって、図３に示す蛍光Ｘ線スペクトルを描かせることができる。
【００１０】
図３の蛍光Ｘ線スペクトルを得るに際しては、図２の膜厚測定装置１において、Ｘ線源２１にはＭｏをターゲットとするＸ線管球を使用し、陰極からの熱電子線の加速電圧４５ｋＶ、電流０．２ｍＡとし、ターゲットのＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線を含む一次Ｘ線のビーム径は３ｍｍφとした。また、検出器２３には検出面積５ｍｍ2 のシリコンドリフト検出器を使用し、これに組み合わせた計数回路２３には単位時間当りのカウント数である計数率が２０ｋｃｐｓ（キロカウント毎秒）のものを使用した。そして、小型コンピュータ２５によって、図３の蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルをエネルギー６．９ｋｅＶ付近のＦｅとエネルギー１４．８ｋｅＶ付近のＹとについて波形分離してＦｅとＹを定量分析し、予め作成した検量線、すなわち、測定対象の磁性膜と同一構成で膜厚既知の標準磁性膜についての蛍光Ｘ線の強度と膜厚との関係を示す検量線と対照することにより、下層磁性膜１１および磁性膜１０の膜厚を求めることができ、上層磁性膜１２の膜厚を算出することができる。
【００１１】
しかし、磁性材の主体であるＦｅ元素は下層磁性膜１１と上層磁性膜１２に含まれるに対し、Ｙ元素は下層磁性膜１１のみに含まれ、かつ少量であるので、下層磁性膜１１、上層磁性膜１２の全体で見ればＦｅ元素の量に比べてＹ元素の量は微量である。従って図３に見られるように、エネルギー６．９ｋｅＶ付近のＦｅ元素の強度に比べて、エネルギー１４．８ｋｅＶ付近のＹ元素の強度は極端に小さい。そのために上記の蛍光Ｘ線による測定では、膜厚６００ｎｍ程度の上層磁性膜１２について、膜厚の測定再現性を標準偏差σ＜１０ｎｍとして測定するには、すなわち、全データの９９．７％が３０ｎｍの範囲内に存在するような精度で測定するには、蛍光Ｘ線の積算時間をかなり長く取る必要があるために、１００秒以上の時間を要しており、磁気テープの製造現場で求められる迅速な測定に対応し得る測定ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、磁気テープに形成された複数層からなる磁性膜における各層の膜厚を非接触で迅速に、簡易に、かつ高い精度で測定し得る膜厚測定方法および膜厚測定装置を提供することを課題とする。 また、光学フィルムや光情報記録媒体に形成された複数層からなる薄膜の各膜厚を非接触で迅速に、簡易に、かつ高い精度で測定し得る膜厚測定方法および膜厚測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題は請求項１または請求項６、そして請求項１１または請求項１２の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。
【００１４】
請求項１の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記磁性膜にＸ線を照射し、前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する方法である。
【００１５】
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、Ｘ線源によって磁性膜にＸ線を照射した時に、Ｘ線源のターゲットから放射される特性Ｘ線が磁性膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、磁性膜から放射される蛍光Ｘ線を磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した２種の金属フィルタを透過させることによって磁性金属元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してシリコンドリフト検出器へ導き、シリコンドリフト検出器によって蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換し、計数回路によって電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、そのカウント結果に基づいてコンピュータにより蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを磁性金属元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより予め作成された検量線と比較して、磁性膜の膜厚を迅速、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【００１６】
請求項２の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記磁性金属元素がＦｅであり、前記特定元素がＹである場合に、前記Ｘ線源として前記ターゲットがＭｏ（モリブデン）であるものを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法はＸ線源のターゲットであるＭｏから放射される特性Ｘ線のＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹ元素を効果的に励起してＹの定量分析の精度を高め、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００１７】
請求項３の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記磁性金属元素がＦｅであり、前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとして、Ｔｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、磁性膜とシリコンドリフト 検出器との間に配置したＴｉフィルタおよびＡｌフィルタがＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対し、微量含まれているＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００１８】
請求項４の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記シリコンドリフト検出器として、検出面積が小さくとも１０ｍｍ2 であるものを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、蛍光Ｘ線の強度の検出精度を確実に高める。
【００１９】
請求項５の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記計数回路として、計数率が低くとも１００ｋｃｐｓであるものを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、検出された蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２０】
請求項６の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記磁性膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記磁性膜中の前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる装置である。
【００２１】
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、Ｘ線源によって磁性膜にＸ線を照射する時に、Ｘ線源はそのターゲットから放射される特性Ｘ線によって磁性膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した透過率の異なる２種の金属フィルタは磁性金属元素から放射される蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素から放射される蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、シリコンドリフト検出器は２種の金属フィルタを通過した蛍光Ｘ線の強度を電圧パルスに変換し、計数回路は電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータは計数回路によるカウントに基づいて蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを磁性金属元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより、予め作成された検量線と比較して、磁性膜の膜厚を迅速、簡易に、かつ高い精度で測定することを可能にする。
【００２２】
請求項７の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅ（鉄）であり前記特定元素がＹ（イットリウム）である場合に、前記Ｘ線源の前記ターゲットとしてＭｏ（モリブデン）が使用されている装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、Ｘ線源のターゲットのＭｏから放射される特性Ｘ線のＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹ元素を効果的に励起してＹの定量分析精度を高め、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２３】
請求項８の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅであり前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとして、Ｔｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとが使用されている装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置したＴｉフィルタおよびＡｌフィルタがＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対し、含有量が微量であるＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２４】
請求項９の磁気テープにおける磁性膜の膜圧測定装置は、前記シリコンドリフト検出器が小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有している装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、蛍光Ｘ線の強度を高い精度で検出することができる。
【００２５】
請求項１０の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、前記計数回路が低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有している装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、検出される蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２６】
請求項１１の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法は、基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で前記複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準膜中の各膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記薄膜にＸ線を照射し、前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する方法である。
【００２７】
このような複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法は、Ｘ線源によって薄膜にＸ線を照射した時に、Ｘ線源のターゲットから放射される特性Ｘ線が薄膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、薄膜から放射される蛍光Ｘ線を薄膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した２種の金属フィルタを透過させることによって主体元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してシリコンドリフト検出器へ導き、シリコンドリフト検出器によって検出される蛍光Ｘ線の強度を電圧パルスに変換し、計数回路によって電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータにより計数回路のカウント結果に基づいて蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを主体元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより、予め作成された検量線と比較して、薄膜中の各構成層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【００２８】
請求項１２の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置は、基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で前記複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準薄膜中の各膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記薄膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記薄膜中の前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる装置である。
【００２９】
このような複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置は、Ｘ線源によって薄膜にＸ線を照射する時に、Ｘ線源はそのターゲットから放射される特性Ｘ線によって薄膜膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、薄膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した透過率の異なる２種の金属フィルタは主体元素から放射される蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素から放射される蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、シリコンドリフト検出器は２種の金属フィルタを通過した蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換し、計数回路は電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータは計数回路によるカウント結果に基づいて蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを主体元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより、予め作成された検量線と比較して、薄膜中の各構成層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で測定することを可能にする。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層の磁性膜に含まれる磁性金属元素、および磁性膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析するので、予め作成された検量線に基づいて、磁性膜の複数層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。例えば２層構成の磁性膜の膜厚測定に従来は１００秒以上の時間を要していたが、この方法によればその測定を３秒程度の時間で行い得るので、磁気テープの製造現場における製造プロセスの管理に使用する磁性膜の膜厚測定方法として極めて好適である。
【００３１】
請求項２の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、Ｘ線源のターゲットであるＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹ元素を効果的に励起してＹの定量分析の精度を高めるので、磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で与える。
【００３２】
請求項３の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、磁性膜と検出器との間に配置したＴｉフィルタおよびＡｌフィルタがＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対し、含有量が微量であるＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してＹの定量分析の精度を高めるので、磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で与える。
【００３３】
請求項４の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有するシリコンドリフト検出器を使用するので、蛍光Ｘ線の強度の検出精度を高め、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高めることを容易化させる。
【００３４】
請求項５の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有する計数回路を使用するので、検出された蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００３５】
請求項６の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層の磁性膜に含まれる磁性金属元素、および磁性膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析するので、予め作成された検量線に基づいて、磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。例えば、２層構成の磁性膜の膜厚測定に従来は１００秒以上の時間を要していたが、この測定装置によればその測定を３秒程度の時間で行い得るので、磁気テープの製造現場における製造プロセスの管理に使用する磁性膜の膜厚測定装置として極めて好適である。
【００３６】
請求項７の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、Ｘ線源のターゲットのＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹを効果的に励起してＹの定量分析精度を高めるので、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを可能にする。
【００３７】
請求項８の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置するＴｉフィルタおよびＡｌフィルタが、Ｆｅからの蛍光Ｘ線の強度に対し含有量が微量であるＹからの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高めるので、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを可能にする。
【００３８】
請求項９の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、シリコンドリフト検出器が小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有しているので、蛍光Ｘ線の強度を精度高く検出することができ、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを容易化させる。
【００３９】
請求項１０の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、計数回路が低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有しているので、検出された蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを可能にする。
【００４０】
請求項１１の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法によれば、基材面に形成された複数層からなる薄膜に含まれる主体元素、および薄膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析するので、予め作成された検量線に基づいて、薄膜中の複数層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【００４１】
請求項１２の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置によれば、基材面に形成された複数層からなる薄膜に含まれる主体元素、および薄膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析することができるので、予め作成された検量線に基づいて、薄膜中の複数層の膜厚を迅速、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法および膜厚測定装置について、磁気テープに形成された複数層からなる磁性膜の膜厚を測定する方法および装置によって説明すれば、複数層の膜厚測定は、上述したように、複数層からなる磁性膜にＸ線を照射し、磁性膜に含まれる磁性金属元素および磁性膜の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される蛍光Ｘ線の強度を求めて、磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、磁性膜中の膜厚を求める膜厚測定方法および測定装置においては、特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって磁性膜にＸ線を照射し、磁性膜と検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して磁性金属元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、２種の金属フィルタを透過した蛍光Ｘ線の強度を上記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、その電圧パルスの波高を計数回路によって蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理して行われる。すなわち、コンピュータによってＸ線スペクトルを描かせ、そのＸ線スペクトルを磁性金属元素と特定元素とについて波形分離して定量分析し、予め作成された検量線に基づいて、各磁性膜の膜厚が測定される。
【００４３】
Ｘ線源としては、特定元素を励起させ易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとして加速した熱電子を衝突させるが、特定元素を励起し易いターゲットとしての金属には、特定元素の原子番号よりも好ましくは原子番号が２〜５程度大きい金属が選択される。例えば特定元素がＹである場合、Ｙの原子番号は３９であるが、このＹを励起させ易い特性Ｘ線を発生するターゲットとして原子番号４２のＭｏを使用したＸ線源を使用することが好ましい。勿論、それ以外の金属、例えばＲｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｒｅ（レニウム）等の一般的にターゲットとされている金属の使用を排除するものではない。
【００４４】
本発明においては、２種の金属フィルタを磁性膜と後述するシリコンドリフト検出器との間に配置する。すなわち２種の金属フィルタを２次フィルタとして使用する。これは２種の金属フィルタが持つ波長の異なる吸収端を組み合わせることによって、磁性金属元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して微量の特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調させるためのものである。２種の金属フィルタにおける金属の種類、および各金属フィルタの厚さは上記の観点から適宜選択される。
【００４５】
磁性金属元素がＦｅであり特定元素がＹである磁性膜について、ＦｅとＹとについて定量分析して磁性膜の膜厚を求める場合、Ｆｅ元素から放射される蛍光Ｘ線の強度に対して微量のＹ元素から放射される蛍光Ｘ線の強度を強調する２種の金属フィルタとして適しているのは、ＴｉフィルタとＡｌフィルタとの組合せである。図４は厚さ２０μｍのＴｉフィルタについてのＸ線のエネルギー（＝波長の逆数）と透過率との関係を示す図であり、図５は厚さ１００μｍのＡｌフィルタについてのＸ線のエネルギーと透過率との関係を示す図である。図４、図５に見られるように、ＴｉフィルタおよびＡｌフィルタは共に、エネルギーが６．９ｋｅＶ付近にあるＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の透過は抑制し、エネルギーが１４．８ｋｅＶ付近にあるＹ元素からの蛍光Ｘ線は比較的透過させ易い透過率を有している。すなわち、ＴｉフィルタとＡｌフィルタとを組み合わせた２種の金属フィルタは両者における蛍光Ｘ線のエネルギーによる透過率の違いを利用してＦｅからの蛍光Ｘ線の強度を抑制し、Ｙからの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調するものであると言える。
【００４６】
金属フィルタを配置する位置としては、上記のように２次フィルタとして磁性膜と検出器との間に配置する場合のほか、１次フィルタとしてＸ線源と磁性膜との間に配置する場合がある。１次フィルタはＸ線源から照射される１次Ｘ線における不要な成分、例えばノイズ成分を除去し、得られるＸ線スペクトルにおけるバックグラウンド・レベルを低減させる効果を有するが、他方、磁性膜に照射する１次Ｘ線の強度を低下させる。磁性膜の膜厚を短時間で測定すると言う本発明の目的からは、可及的に強度の大きい１次Ｘ線を磁性膜に入射させたいので、後述するように、本発明においては１次フィルタを使用していない。
【００４７】
すなわち、本発明においては、実施例における図９に示すように、Ｔｉフィルタ３６とＡｌフィルタ３７とを二次側に配置する。しかし、二次側にフィルタを配置した場合はＸ線源２１等に起因するノイズを低減することはできない。 従って、上記のＴｉフィルタ３６とＡｌフィルタ３７とからなる二次フィルタのほかに、Ｘ線源２１と磁気テープ２２との間、すなわち一次側に、厚さ２０μｍのＮｉ（ニッケル）フィルタを同時に配置することを試みた。 その結果を図６、図７に示した。 図６は二次フィルタのみを使用した場合、図７は一次フィルタと二次フィルタを使用した場合であるが、図６と図７を比較して、Ｎｉによる一次フィルタの使用はノイズを低下させて蛍光Ｘ線スペクトルのバックグラウンド・レベルを低減させる効果は顕著でなく、それよりも磁気テープ２２から放射されるる蛍光Ｘ線の強度を低下させた。従って、本発明では二次フィルタのみを使用することにしている。
【００４８】
二次フィルタを透過した蛍光Ｘ線の検出にはエネルギー分散型Ｘ線検出器を使用する。従来は蛍光Ｘ線の検出に際し、分光結晶によって波長的に分光する波長分散型検出器を使用することが多かったが、波長分散型検出器は装置内に分光結晶が配置されるほか、分光結晶への１次Ｘ線の入射角を変化させるためのゴニオメータを要するために装置が大型化し、磁気テープの製造現場での測定には不向きである。これに対して、エネルギー分散型Ｘ線検出器はＰ型Ｓｉ（シリコン）にＬｉ（リチウム）を拡散させたＰＩＮ接合を有する半導体検出器によって蛍光Ｘ線の強度をエネルギー的に分光して電流パルスに変換し、計数回路によって電流パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントするものであり、シンチレーション計数管ないしは光電子増倍管を使用しないので装置が小型になることから多用されている。
【００４９】
上記の半導体検出器においても、最近は検出性能が優れたシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）が使用されるようになっている。ＳＤＤはＰ型Ｓｉから発生した電子を同心円状の電極構造のアノードへ効率よく導き、検出される電流パルスを内蔵された電気回路によって電圧パルスに変換する検出器である。ＳＤＤにおける蛍光Ｘ線の検出面積は５ｍｍ2 のものが一般的であるが、本発明においては検出面積が１０ｍｍ2 のＳＤＤを採用している。このＳＤＤはＫＥＴＥＣ社からＳＤＤ１０−１３８５００（型番）として市販されている検出器であり、検出面積を２倍にすることによって、蛍光Ｘ線の強度の検出能力が約１．７倍に上昇することが判明したからである。
【００５０】
すなわち、膜厚が既知の５００ｎｍである上層磁性膜１２Ａについて、検出面積が５ｍｍ2 のＳＤＤと検出面積が１０ｍｍ2 のＳＤＤによって得られた蛍光Ｘ線スペクトルを比較して図８に示した。そして図８の蛍光Ｘ線スペクトルに見られるエネルギーが１４．８ｋｅＶ付近のＹ元素から蛍光Ｘ線（Ｙ−Ｋα線）についてカウントされた強度を、検出面積が５ｍｍ2 のＳＤＤと検出面積が１０ｍｍ2 のＳＤＤについて比較して表１に示した。また表１には膜厚が既知の５００ｎｍである上層磁性膜１２Ｂについても同様に比較した。表１に見られるように、検出面積を２倍にすることによって、上層磁性膜１２Ａについては、カウントされる蛍光Ｘ線の強度が１．７倍になり、上層磁性膜１２Ｂについては、カウントされる蛍光Ｘ線の強度が１．８倍になった。なお、表１における蛍光Ｘ線の強度において丸括弧内に示した数字は無効率と称される値であり、通常は３０％以下にすることが薦められているが、実際に使用した感覚から、膜厚測定する場合には５０％を超えなければ問題はないと判断している。そのほか、従来の半導体検出器が液体窒素による冷却を要するに対し、シリコンドリフト検出器はペルチェ効果による冷却が可能であり、取り扱いが極めて簡便であると言う利点も有している。
【００５１】
【表１】
【００５２】
そして、シリコンドリフト検出器からの電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントする上記の計数回路には、カウント漏れを生じないように電圧パルスを高速でカウントし得る回路と、その電圧値を蛍光Ｘ線として識別する処理方法とが従来例の測定装置１で使用した他社品の計数回路２４と異なる計数回路３４、すなわち、ＸＩＡ社から商品名ＤＸＰ−Ｓａｔｕｒｎ（サターン）として市販されているデジタル・シグナル・プロセッシング基板（ＤＳＰ基板）を採用した。このＤＳＰ基板は１００ｋｃｐｓ以上のカウントが可能とされているものである。すなわち、本発明においては、電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度として漏れなくカウントするには計数率が低くとも１００ｋｃｐｓであるものを使用することが望まれる。本発明においては、蛍光Ｘ線の検出面積が１０ｍｍ2 であるシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）と計数率が１００ｋｃｐｓ以上の計数回路（ＤＳＰ基板）とを組み合わせて使用するが、そのことによって蛍光Ｘ線の強度を低くとも１００ｋｃｐｓでカウントすることを可能として、複数層の磁性膜の膜厚を短時間で精度高く計測し得るようにしたのである。
【００５３】
計数回路には小型コンピュータを接続してデータ処理を行わせる。すなわち、小型コンピュータによって蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルをＦｅ元素とＹ元素とについて波形分離してＦｅ元素とＹ元素の定量分析を行い、予め測定対象の磁性膜と同一構成で膜厚既知の標準磁性膜について作成した蛍光Ｘ線の強度と標準磁性膜の各層の膜厚との関係を示す検量線と対照することにより、上層磁性膜の膜厚および磁性膜全体の膜厚を求めることができ、その結果から下層磁性膜の膜厚を算出することができる。
【実施例】
【００５４】
図９は磁気テープ２２における磁性膜の膜厚の測定時関を短縮することができた実施例の膜厚測定装置２の構成を概略的に示す図であり、従来例の膜厚測定装置１の図２に対応する図である。実施例の膜厚測定装置２はＸ線源２１、シリコンドリフト検出器３３（検出面積１０ｍｍ2 ）、計数回路３４、および小型コンピュータ２５から構成されているほか、磁気テープ２２とシリコンドリフト検出器３３との間、すなわち二次側に厚さ２０μｍのＴｉフィルタ３６と、厚さ１００μｍのＡｌフィルタ３７との２種の金属フィルタを挿入していることにある。上記において、Ｘ線源２１はＭｏをターゲットとするＸ線管球を使用しており、Ｔｉフィルタ３６とＡｌフィルタ３７を使用することによってシリコンドリフト検出器３３で検出される蛍光Ｘ線の強度が低下することに対処するために、陰極からの熱電子の加速電圧４５ｋＶ、電流１ｍＡとし、かつターゲットのＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線を含む一次Ｘ線のビーム径を７ｍｍφとした。
【００５５】
図１０は図９に示した実施例の膜厚測定装置２によって得られた蛍光Ｘ線スペクトルを示す図であり、図３の蛍光Ｘ線スペクトル対応するものである。磁気テープ２２とシリコンドリフト検出器３３との間にＡｌフィルタ３７とＴｉフィルタ３６を挿入したことにより、図１０に見られるように、エネルギーが６．９ｋｅＶ付近にあるＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して、エネルギーが１４．８ｋｅＶ付近にあるＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度が相対的に強調された蛍光Ｘ線スペクトルが得られた。上記の２次フィルタを使用して得た図１０の蛍光Ｘ線スペクトルから上層磁性膜１２、および上層磁性膜１２と下層磁性膜１１とを含む磁性膜１０の膜厚を求める場合にも、２次フィルタを使用した検量線が作成されることは言うまでもない。このようにして、上層磁性膜１２および磁性膜１０の膜厚を所要時間３秒で、かつ下記するように高い精度で測定することができた。
【００５６】
図１１、図１２は実施例の膜厚測定装置２によって得られた蛍光Ｘ線の強度と磁性膜の膜厚との関係を示す図である。図１１はＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度と上層磁性膜１２の膜厚との関係をプロットした図であるが、膜厚が０．１μmから３μｍまでの範囲にわたって蛍光Ｘ線の強度と膜厚とは決定係数Ｒ2 ＝０．９９１７と言う高い値で０点を通る直線関係を示しており、この蛍光Ｘ線法による膜厚測定装置２によって求められる上層磁性膜１２の膜厚は極めて信頼性が高いことを示している。なお、横軸の下層磁性膜１１の膜厚はその静磁気特性によって求めた値である。そして図１２は、下層磁性膜１１と上層磁性膜１２とに含まれるＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度と、下層磁性膜１１および上層磁性膜１２からなる磁性膜１０の膜厚との関係をプロットした図であるが、磁性膜１０の膜厚が１．１μmから３μｍまでの範囲にわたって蛍光Ｘ線の強度と磁性膜１０の膜厚とは決定係数Ｒ2 ＝０．９８２８と言う高い値で０点を通る直線関係を示しており、この蛍光Ｘ線法による膜厚測定装置２によって求められる磁性膜１０の膜厚も極めて信頼性が高いことを示している。なお、横軸の磁性膜１０の膜厚は、その静磁気特性によって求めた値である。そして、磁性膜１０の膜厚と上層磁性膜１２の膜厚が求められると下層磁性膜１１の膜厚は容易に算出される。
【００５７】
以上、本発明の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５８】
例えば本実施例においては、Ｆｅを含む下層磁性膜１１とＦｅと共に少量のＹを含む上層磁性膜１２とからなる２層の磁性膜についての膜厚測定について説明したが、含有する第３の元素によって他層と区別し得る第３の磁性層、ないしは含有する第４の元素によって他層と区別し得る第４の磁性層を構成要素とする複数層の磁性膜について、同様な測定方法、測定装置を適用してそれぞれの膜厚の測定が可能である。
【００５９】
また本実施例においては、基材フィルムＢに塗布して形成された下層磁性膜１１と上層磁性膜１２とからなる磁性膜１０についての膜厚測定を例示したが、磁性膜は塗布以外の方法によって形成された磁性膜、例えば蒸着、スパッタリング等の真空下の薄膜形成法によって形成された磁性膜にも適用される。
【００６０】
また本実施例においては、磁気テープにおける複数層の各磁性膜の厚さを測定する場合を説明したが、本発明は各薄膜中に含まれる元素を定量分析することによって各薄膜の膜厚を求める方法であるから、磁性膜以外の複数層からなる薄膜における各複数層の膜厚の測定も可能である。例えば、ＳｉＯ2 層とＳｉＮｘ層とからなる時計ガラスの反射防止膜、フラットパネル・ディスプレイの前面に積層されているＳｉＯ2 層と金属酸化物層とによる反射防止膜が設けられた透明プラスチックフィルム、ＧｅＳｂＴｅによる記録層とＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 による保護層とＡｕによる反射層等が基板に形成されている光情報録媒体などにおける、薄膜中の複数層の膜厚を測定するに際し、その測定時間の短縮にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】膜厚測定対象の磁気テープにおける磁性膜部分を示す拡大図である。
【図２】従来の膜厚測定装置の概略的な構成を示す図である。
【図３】従来の装置によって得られた磁性膜の蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図４】Ｔｉフィルタ（厚さ２０μｍ）によるＸ線の透過率を示す図である。
【図５】Ａｌフィルタ（厚さ１００μｍ）によるＸ線の透過率を示す図である。
【図６】二次フィルタのみを使用した蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図７】一次フィルタと二次フィルタとを使用した蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図８】検出面積が異なるＳＤＤによる蛍光Ｘ線スペクトルを比較した図である。
【図９】実施例の膜厚測定装置の概略的な構成を示す図である。
【図１０】実施例の膜厚測定装置によって得られた磁性膜の蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図１１】Ｙ元素による蛍光Ｘ線の強度と上層磁性膜の膜厚との関係を示す図である。
【図１２】Ｆｅ元素による蛍光Ｘ線の強度と磁性膜全体の膜厚との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 従来例の膜厚測定装置 ２ 実施例の膜厚測定装置
１０ 磁性膜（全体） １１ 下層磁性膜
１２ 上層磁性膜 ２１ Ｘ線源
２２ 磁気テープ ２３ 半導体検出器
２４ 計数回路 ３３ シリコンドリフト検出器
３４ 計数回路 ３６ Ｔｉフィルタ
３７ Ａｌフィルタ Ｂ 基材フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法および測定装置に関するものである。更に詳しくは、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜の各構成層の膜厚を、迅速に、簡易に、かつ精度高く測定する測定方法および膜厚測定装置に関するものである。また本発明は基材面に形成された複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法および膜厚測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基材面に形成された薄膜の膜厚を非接触で求める方法として、電子線を照射して散乱するオージェ電子の強度を求めるオージェ電子分光法（ＡＥＳ）、Ｘ線を照射して放出される光電子の強度を求めるＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）があるが、何れも深さ数ｎｍまでの表面分析であり、その深さよりも大である膜厚の薄膜について測定するには、Ａｒイオン等によって薄膜をスパッタエッチングして表面から深さ方向に削り取り、削った面からのオージェ電子強度や光電子強度を求めることを要する。すなわち破壊分析となる。ラザフォード後方散乱法は非破壊で元素の定量、 深さ方向の分布を求め得るが、Ｈｅイオンを加速して照射することを要するために装置自体が大型となり測定場所が制約される。
【０００３】
そのほか、膜厚を求める方法として、物体の表面で光が反射する場合に、光の偏光状態が反射の前後で変化することを利用するエリプソメトリ法によって膜厚を測定する方法、膜厚と透過率とが最も相関している単波長成分の光を照射し、その透過減衰量から膜厚を測定する方法もあるが、光学的な性質が同等な複数層の磁性膜それぞれの膜厚を測定することはできない。
【０００４】
更には、基板上に形成された厚さ数ｎｍ程度の多層薄膜（例えばＳｉ基板に形成された下層のＳｉ酸化膜と上層のＳｉ窒化膜）における各層の組成を非破壊で求める方法として、試料に単色Ｘ線（例えばＭｇの特性Ｘ線であるＭｇ−Ｋα線）を照射し放出される光電子の強度から、各層の膜厚を求めると共に、各層に含まれる元素の組成比を決定する方法が開示されている（特許文献１を参照）。しかし特許文献１の方法は、その明細書にも記載されているように、原理的にはＸＰＳ法によるものであり、ＸＰＳ法による測定結果から各層に含まれる元素の組成比を求め得るほか各層の膜厚も求め得るが、深さ方向には数ｎｍ程度までの測定しかできない。従って膜厚が数ｎｍ程度以上の試料については例えばＡｒガスによって試料面を掘り下げるスパッタリングが必要であり破壊測定となる。
【０００５】
また、加速した電子ビームで励起した膜厚既知の多層膜試料から放射される成分元素の特性Ｘ線の強度と、同じく加速した電子ビームで励起した各成分元素から放射される特性Ｘ線の強度との強度比から、多層膜試料の各層の成分元素濃度を決定するＸ線分析方法が開示されている（特許文献２を参照）。しかし、この方法は膜厚既知の試料について成分元素濃度を決定する場合に適用される方法であり、膜厚を求める方法には採用し得ない。また、電子ビームを使用する方法であるために測定可能な膜厚は特許文献１と同じく数ｎｍ程度迄であり、それ以上の膜厚の試料については、特許文献１と同様、Ａｒガスによるスパッタリングが必要である。
【０００６】
また、Ｓｉ基板上のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）膜中のＳｉについて蛍光Ｘ線分析を行うために、Ｓｉ基板と（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）膜との間にＧｅ膜を形成させて、蛍光Ｘ線分析時にＳｉ基板から散乱される２次Ｘ線（Ｓｉ−Ｋα線）をＧｅ膜に吸収させ、（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）膜中のＳｉについての分析精度を向上させた半導体基板が開示されている（特許文献３を参照）。しかし、Ｇｅ膜の形成によって分析精度を向上させることを要する分析は限られた分野における分析である。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２２２０１９号公報
【特許文献２】特開平３−２２６６６４号公報
【特許文献３】特開平５−２０６２４０号公報
【０００８】
磁気テープに形成された複数層からなる磁性膜の各膜厚を蛍光Ｘ線法によって求める測定方法については先行文献には見出せないが、上記の特許文献３から類推されるように、蛍光Ｘ線法によって磁性膜の膜厚を求めることは可能である。図１は基材フィルム（例えばポリエステルフィルム）Ｂの面に膜厚２μｍ程度の下層磁性層１１と膜厚６００ｎｍ程度の薄い上層磁性層１２とからなる磁性膜１０が形成された磁気テープ２２の磁性膜１０部分の拡大図である。そして下層磁性膜１１は磁性材としてのＦｅ（鉄）のほかにＡｌ（アルミニウム）を含み、上層磁性膜１２は磁性材としてのＦｅ、Ｃｏ（コバルト）のほかにＡｌ、Ｙ（イットリウム）を含むものである。このような磁気テープ２２に含まれるＦｅとＹとの元素量を蛍光Ｘ線法によって定量分析することにより上下各層の膜厚を求めることができる。
【０００９】
図２はその膜厚測定装置１の構成を概略的に示す図である。図２を参照して、磁気テープ２２の基材フィルムＢに例えば塗布して形成された下層磁性膜１１と上層磁性膜１２の膜厚を測定するには、図示を省略した測定台に載置した磁気テープ２２に対し、Ｘ線源２１、例えばＭｏ（モリブデン）、Ｒｈ(ロジウム)、Ｗ（タングステン）、またはその他の金属をターゲットするＸ線管球を所定の照射角度に設置し、熱陰極から放出される熱電子を高速度に加速してターゲットに衝突させてターゲット金属の特性Ｘ線を放射させ、その特性Ｘ線を含む１次Ｘ線を磁気テープ２２に照射することにより、下層磁性膜１１と上層磁性膜１２とに含まれるＦｅ、および上層磁性膜１２にＦｅと共に含まれる少量のＹから放射される蛍光Ｘ線の強度を検出器（半導体検出器またはシリコンドリフト検出器）２３で検出して電流パルスまたは電圧パルスに変換し、電流パルスまたは電圧パルスの波高を計数回路２４によって蛍光Ｘ線の強度としてカウントすることにより、小型コンピュータ２５によって、図３に示す蛍光Ｘ線スペクトルを描かせることができる。
【００１０】
図３の蛍光Ｘ線スペクトルを得るに際しては、図２の膜厚測定装置１において、Ｘ線源２１にはＭｏをターゲットとするＸ線管球を使用し、陰極からの熱電子線の加速電圧４５ｋＶ、電流０．２ｍＡとし、ターゲットのＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線を含む一次Ｘ線のビーム径は３ｍｍφとした。また、検出器２３には検出面積５ｍｍ2 のシリコンドリフト検出器を使用し、これに組み合わせた計数回路２３には単位時間当りのカウント数である計数率が２０ｋｃｐｓ（キロカウント毎秒）のものを使用した。そして、小型コンピュータ２５によって、図３の蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルをエネルギー６．９ｋｅＶ付近のＦｅとエネルギー１４．８ｋｅＶ付近のＹとについて波形分離してＦｅとＹを定量分析し、予め作成した検量線、すなわち、測定対象の磁性膜と同一構成で膜厚既知の標準磁性膜についての蛍光Ｘ線の強度と膜厚との関係を示す検量線と対照することにより、下層磁性膜１１および磁性膜１０の膜厚を求めることができ、上層磁性膜１２の膜厚を算出することができる。
【００１１】
しかし、磁性材の主体であるＦｅ元素は下層磁性膜１１と上層磁性膜１２に含まれるに対し、Ｙ元素は下層磁性膜１１のみに含まれ、かつ少量であるので、下層磁性膜１１、上層磁性膜１２の全体で見ればＦｅ元素の量に比べてＹ元素の量は微量である。従って図３に見られるように、エネルギー６．９ｋｅＶ付近のＦｅ元素の強度に比べて、エネルギー１４．８ｋｅＶ付近のＹ元素の強度は極端に小さい。そのために上記の蛍光Ｘ線による測定では、膜厚６００ｎｍ程度の上層磁性膜１２について、膜厚の測定再現性を標準偏差σ＜１０ｎｍとして測定するには、すなわち、全データの９９．７％が３０ｎｍの範囲内に存在するような精度で測定するには、蛍光Ｘ線の積算時間をかなり長く取る必要があるために、１００秒以上の時間を要しており、磁気テープの製造現場で求められる迅速な測定に対応し得る測定ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、磁気テープに形成された複数層からなる磁性膜における各層の膜厚を非接触で迅速に、簡易に、かつ高い精度で測定し得る膜厚測定方法および膜厚測定装置を提供することを課題とする。 また、光学フィルムや光情報記録媒体に形成された複数層からなる薄膜の各膜厚を非接触で迅速に、簡易に、かつ高い精度で測定し得る膜厚測定方法および膜厚測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題は請求項１または請求項６、そして請求項１１または請求項１２の構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次に示す如くである。
【００１４】
請求項１の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記磁性膜にＸ線を照射し、前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する方法である。
【００１５】
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、Ｘ線源によって磁性膜にＸ線を照射した時に、Ｘ線源のターゲットから放射される特性Ｘ線が磁性膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、磁性膜から放射される蛍光Ｘ線を磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した２種の金属フィルタを透過させることによって磁性金属元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してシリコンドリフト検出器へ導き、シリコンドリフト検出器によって蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換し、計数回路によって電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、そのカウント結果に基づいてコンピュータにより蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを磁性金属元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより予め作成された検量線と比較して、磁性膜の膜厚を迅速、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【００１６】
請求項２の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記磁性金属元素がＦｅであり、前記特定元素がＹである場合に、前記Ｘ線源として前記ターゲットがＭｏ（モリブデン）であるものを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法はＸ線源のターゲットであるＭｏから放射される特性Ｘ線のＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹ元素を効果的に励起してＹの定量分析の精度を高め、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００１７】
請求項３の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記磁性金属元素がＦｅであり、前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとして、Ｔｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、磁性膜とシリコンドリフト 検出器との間に配置したＴｉフィルタおよびＡｌフィルタがＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対し、微量含まれているＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００１８】
請求項４の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記シリコンドリフト検出器として、検出面積が小さくとも１０ｍｍ2 であるものを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、蛍光Ｘ線の強度の検出精度を確実に高める。
【００１９】
請求項５の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、前記計数回路として、計数率が低くとも１００ｋｃｐｓであるものを使用する方法である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法は、検出された蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２０】
請求項６の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記磁性膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記磁性膜中の前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる装置である。
【００２１】
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、Ｘ線源によって磁性膜にＸ線を照射する時に、Ｘ線源はそのターゲットから放射される特性Ｘ線によって磁性膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した透過率の異なる２種の金属フィルタは磁性金属元素から放射される蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素から放射される蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、シリコンドリフト検出器は２種の金属フィルタを通過した蛍光Ｘ線の強度を電圧パルスに変換し、計数回路は電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータは計数回路によるカウントに基づいて蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを磁性金属元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより、予め作成された検量線と比較して、磁性膜の膜厚を迅速、簡易に、かつ高い精度で測定することを可能にする。
【００２２】
請求項７の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅ（鉄）であり前記特定元素がＹ（イットリウム）である場合に、前記Ｘ線源の前記ターゲットとしてＭｏ（モリブデン）が使用されている装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、Ｘ線源のターゲットのＭｏから放射される特性Ｘ線のＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹ元素を効果的に励起してＹの定量分析精度を高め、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２３】
請求項８の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅであり前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとして、Ｔｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとが使用されている装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置したＴｉフィルタおよびＡｌフィルタがＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対し、含有量が微量であるＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２４】
請求項９の磁気テープにおける磁性膜の膜圧測定装置は、前記シリコンドリフト検出器が小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有している装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、蛍光Ｘ線の強度を高い精度で検出することができる。
【００２５】
請求項１０の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、前記計数回路が低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有している装置である。
このような磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置は、検出される蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００２６】
請求項１１の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法は、基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で前記複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準膜中の各膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記薄膜にＸ線を照射し、前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する方法である。
【００２７】
このような複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法は、Ｘ線源によって薄膜にＸ線を照射した時に、Ｘ線源のターゲットから放射される特性Ｘ線が薄膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、薄膜から放射される蛍光Ｘ線を薄膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した２種の金属フィルタを透過させることによって主体元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してシリコンドリフト検出器へ導き、シリコンドリフト検出器によって検出される蛍光Ｘ線の強度を電圧パルスに変換し、計数回路によって電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータにより計数回路のカウント結果に基づいて蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを主体元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより、予め作成された検量線と比較して、薄膜中の各構成層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【００２８】
請求項１２の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置は、基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で前記複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準薄膜中の各膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記薄膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記薄膜中の前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる装置である。
【００２９】
このような複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置は、Ｘ線源によって薄膜にＸ線を照射する時に、Ｘ線源はそのターゲットから放射される特性Ｘ線によって薄膜膜中に微量含まれる特定元素を効果的に励起し、薄膜とシリコンドリフト検出器との間に配置した透過率の異なる２種の金属フィルタは主体元素から放射される蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素から放射される蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、シリコンドリフト検出器は２種の金属フィルタを通過した蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換し、計数回路は電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータは計数回路によるカウント結果に基づいて蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルを主体元素と特定元素について波形分離して定量分析することにより、予め作成された検量線と比較して、薄膜中の各構成層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で測定することを可能にする。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層の磁性膜に含まれる磁性金属元素、および磁性膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析するので、予め作成された検量線に基づいて、磁性膜の複数層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。例えば２層構成の磁性膜の膜厚測定に従来は１００秒以上の時間を要していたが、この方法によればその測定を３秒程度の時間で行い得るので、磁気テープの製造現場における製造プロセスの管理に使用する磁性膜の膜厚測定方法として極めて好適である。
【００３１】
請求項２の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、Ｘ線源のターゲットであるＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹ元素を効果的に励起してＹの定量分析の精度を高めるので、磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で与える。
【００３２】
請求項３の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、磁性膜と検出器との間に配置したＴｉフィルタおよびＡｌフィルタがＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対し、含有量が微量であるＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調してＹの定量分析の精度を高めるので、磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で与える。
【００３３】
請求項４の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有するシリコンドリフト検出器を使用するので、蛍光Ｘ線の強度の検出精度を高め、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高めることを容易化させる。
【００３４】
請求項５の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法によれば、低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有する計数回路を使用するので、検出された蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高める。
【００３５】
請求項６の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、磁気テープの基材フィルムに形成された複数層の磁性膜に含まれる磁性金属元素、および磁性膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析するので、予め作成された検量線に基づいて、磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。例えば、２層構成の磁性膜の膜厚測定に従来は１００秒以上の時間を要していたが、この測定装置によればその測定を３秒程度の時間で行い得るので、磁気テープの製造現場における製造プロセスの管理に使用する磁性膜の膜厚測定装置として極めて好適である。
【００３６】
請求項７の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、Ｘ線源のターゲットのＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線が磁性膜に微量含まれるＹを効果的に励起してＹの定量分析精度を高めるので、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを可能にする。
【００３７】
請求項８の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、磁性膜とシリコンドリフト検出器との間に配置するＴｉフィルタおよびＡｌフィルタが、Ｆｅからの蛍光Ｘ線の強度に対し含有量が微量であるＹからの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、測定する磁性膜の膜厚の測定精度を高めるので、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを可能にする。
【００３８】
請求項９の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、シリコンドリフト検出器が小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有しているので、蛍光Ｘ線の強度を精度高く検出することができ、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを容易化させる。
【００３９】
請求項１０の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置によれば、計数回路が低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有しているので、検出された蛍光Ｘ線の強度を殆ど漏れなくカウントし、測定する磁性膜の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で得ることを可能にする。
【００４０】
請求項１１の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法によれば、基材面に形成された複数層からなる薄膜に含まれる主体元素、および薄膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析するので、予め作成された検量線に基づいて、薄膜中の複数層の膜厚を迅速に、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【００４１】
請求項１２の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置によれば、基材面に形成された複数層からなる薄膜に含まれる主体元素、および薄膜中の特定層に少量含まれる特定元素を蛍光Ｘ線分析法によって精度高く定量分析することができるので、予め作成された検量線に基づいて、薄膜中の複数層の膜厚を迅速、簡易に、かつ高い精度で求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明の複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法および膜厚測定装置について、磁気テープに形成された複数層からなる磁性膜の膜厚を測定する方法および装置によって説明すれば、複数層の膜厚測定は、上述したように、複数層からなる磁性膜にＸ線を照射し、磁性膜に含まれる磁性金属元素および磁性膜の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される蛍光Ｘ線の強度を求めて、磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、磁性膜中の膜厚を求める膜厚測定方法および測定装置においては、特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって磁性膜にＸ線を照射し、磁性膜と検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して磁性金属元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、２種の金属フィルタを透過した蛍光Ｘ線の強度を上記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、その電圧パルスの波高を計数回路によって蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理して行われる。すなわち、コンピュータによってＸ線スペクトルを描かせ、そのＸ線スペクトルを磁性金属元素と特定元素とについて波形分離して定量分析し、予め作成された検量線に基づいて、各磁性膜の膜厚が測定される。
【００４３】
Ｘ線源としては、特定元素を励起させ易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとして加速した熱電子を衝突させるが、特定元素を励起し易いターゲットとしての金属には、特定元素の原子番号よりも好ましくは原子番号が２〜５程度大きい金属が選択される。例えば特定元素がＹである場合、Ｙの原子番号は３９であるが、このＹを励起させ易い特性Ｘ線を発生するターゲットとして原子番号４２のＭｏを使用したＸ線源を使用することが好ましい。勿論、それ以外の金属、例えばＲｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｒｅ（レニウム）等の一般的にターゲットとされている金属の使用を排除するものではない。
【００４４】
本発明においては、２種の金属フィルタを磁性膜と後述するシリコンドリフト検出器との間に配置する。すなわち２種の金属フィルタを２次フィルタとして使用する。これは２種の金属フィルタが持つ波長の異なる吸収端を組み合わせることによって、磁性金属元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して微量の特定元素からの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調させるためのものである。２種の金属フィルタにおける金属の種類、および各金属フィルタの厚さは上記の観点から適宜選択される。
【００４５】
磁性金属元素がＦｅであり特定元素がＹである磁性膜について、ＦｅとＹとについて定量分析して磁性膜の膜厚を求める場合、Ｆｅ元素から放射される蛍光Ｘ線の強度に対して微量のＹ元素から放射される蛍光Ｘ線の強度を強調する２種の金属フィルタとして適しているのは、ＴｉフィルタとＡｌフィルタとの組合せである。図４は厚さ２０μｍのＴｉフィルタについてのＸ線のエネルギー（＝波長の逆数）と透過率との関係を示す図であり、図５は厚さ１００μｍのＡｌフィルタについてのＸ線のエネルギーと透過率との関係を示す図である。図４、図５に見られるように、ＴｉフィルタおよびＡｌフィルタは共に、エネルギーが６．９ｋｅＶ付近にあるＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の透過は抑制し、エネルギーが１４．８ｋｅＶ付近にあるＹ元素からの蛍光Ｘ線は比較的透過させ易い透過率を有している。すなわち、ＴｉフィルタとＡｌフィルタとを組み合わせた２種の金属フィルタは両者における蛍光Ｘ線のエネルギーによる透過率の違いを利用してＦｅからの蛍光Ｘ線の強度を抑制し、Ｙからの蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調するものであると言える。
【００４６】
金属フィルタを配置する位置としては、上記のように２次フィルタとして磁性膜と検出器との間に配置する場合のほか、１次フィルタとしてＸ線源と磁性膜との間に配置する場合がある。１次フィルタはＸ線源から照射される１次Ｘ線における不要な成分、例えばノイズ成分を除去し、得られるＸ線スペクトルにおけるバックグラウンド・レベルを低減させる効果を有するが、他方、磁性膜に照射する１次Ｘ線の強度を低下させる。磁性膜の膜厚を短時間で測定すると言う本発明の目的からは、可及的に強度の大きい１次Ｘ線を磁性膜に入射させたいので、後述するように、本発明においては１次フィルタを使用していない。
【００４７】
すなわち、本発明においては、実施例における図９に示すように、Ｔｉフィルタ３６とＡｌフィルタ３７とを二次側に配置する。しかし、二次側にフィルタを配置した場合はＸ線源２１等に起因するノイズを低減することはできない。 従って、上記のＴｉフィルタ３６とＡｌフィルタ３７とからなる二次フィルタのほかに、Ｘ線源２１と磁気テープ２２との間、すなわち一次側に、厚さ２０μｍのＮｉ（ニッケル）フィルタを同時に配置することを試みた。 その結果を図６、図７に示した。 図６は二次フィルタのみを使用した場合、図７は一次フィルタと二次フィルタを使用した場合であるが、図６と図７を比較して、Ｎｉによる一次フィルタの使用はノイズを低下させて蛍光Ｘ線スペクトルのバックグラウンド・レベルを低減させる効果は顕著でなく、それよりも磁気テープ２２から放射されるる蛍光Ｘ線の強度を低下させた。従って、本発明では二次フィルタのみを使用することにしている。
【００４８】
二次フィルタを透過した蛍光Ｘ線の検出にはエネルギー分散型Ｘ線検出器を使用する。従来は蛍光Ｘ線の検出に際し、分光結晶によって波長的に分光する波長分散型検出器を使用することが多かったが、波長分散型検出器は装置内に分光結晶が配置されるほか、分光結晶への１次Ｘ線の入射角を変化させるためのゴニオメータを要するために装置が大型化し、磁気テープの製造現場での測定には不向きである。これに対して、エネルギー分散型Ｘ線検出器はＰ型Ｓｉ（シリコン）にＬｉ（リチウム）を拡散させたＰＩＮ接合を有する半導体検出器によって蛍光Ｘ線の強度をエネルギー的に分光して電流パルスに変換し、計数回路によって電流パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントするものであり、シンチレーション計数管ないしは光電子増倍管を使用しないので装置が小型になることから多用されている。
【００４９】
上記の半導体検出器においても、最近は検出性能が優れたシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）が使用されるようになっている。ＳＤＤはＰ型Ｓｉから発生した電子を同心円状の電極構造のアノードへ効率よく導き、検出される電流パルスを内蔵された電気回路によって電圧パルスに変換する検出器である。ＳＤＤにおける蛍光Ｘ線の検出面積は５ｍｍ2 のものが一般的であるが、本発明においては検出面積が１０ｍｍ2 のＳＤＤを採用している。このＳＤＤはＫＥＴＥＣ社からＳＤＤ１０−１３８５００（型番）として市販されている検出器であり、検出面積を２倍にすることによって、蛍光Ｘ線の強度の検出能力が約１．７倍に上昇することが判明したからである。
【００５０】
すなわち、膜厚が既知の５００ｎｍである上層磁性膜１２Ａについて、検出面積が５ｍｍ2 のＳＤＤと検出面積が１０ｍｍ2 のＳＤＤによって得られた蛍光Ｘ線スペクトルを比較して図８に示した。そして図８の蛍光Ｘ線スペクトルに見られるエネルギーが１４．８ｋｅＶ付近のＹ元素から蛍光Ｘ線（Ｙ−Ｋα線）についてカウントされた強度を、検出面積が５ｍｍ2 のＳＤＤと検出面積が１０ｍｍ2 のＳＤＤについて比較して表１に示した。また表１には膜厚が既知の５００ｎｍである上層磁性膜１２Ｂについても同様に比較した。表１に見られるように、検出面積を２倍にすることによって、上層磁性膜１２Ａについては、カウントされる蛍光Ｘ線の強度が１．７倍になり、上層磁性膜１２Ｂについては、カウントされる蛍光Ｘ線の強度が１．８倍になった。なお、表１における蛍光Ｘ線の強度において丸括弧内に示した数字は無効率と称される値であり、通常は３０％以下にすることが薦められているが、実際に使用した感覚から、膜厚測定する場合には５０％を超えなければ問題はないと判断している。そのほか、従来の半導体検出器が液体窒素による冷却を要するに対し、シリコンドリフト検出器はペルチェ効果による冷却が可能であり、取り扱いが極めて簡便であると言う利点も有している。
【００５１】
【表１】
【００５２】
そして、シリコンドリフト検出器からの電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度としてカウントする上記の計数回路には、カウント漏れを生じないように電圧パルスを高速でカウントし得る回路と、その電圧値を蛍光Ｘ線として識別する処理方法とが従来例の測定装置１で使用した他社品の計数回路２４と異なる計数回路３４、すなわち、ＸＩＡ社から商品名ＤＸＰ−Ｓａｔｕｒｎ（サターン）として市販されているデジタル・シグナル・プロセッシング基板（ＤＳＰ基板）を採用した。このＤＳＰ基板は１００ｋｃｐｓ以上のカウントが可能とされているものである。すなわち、本発明においては、電圧パルスの波高を蛍光Ｘ線の強度として漏れなくカウントするには計数率が低くとも１００ｋｃｐｓであるものを使用することが望まれる。本発明においては、蛍光Ｘ線の検出面積が１０ｍｍ2 であるシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ）と計数率が１００ｋｃｐｓ以上の計数回路（ＤＳＰ基板）とを組み合わせて使用するが、そのことによって蛍光Ｘ線の強度を低くとも１００ｋｃｐｓでカウントすることを可能として、複数層の磁性膜の膜厚を短時間で精度高く計測し得るようにしたのである。
【００５３】
計数回路には小型コンピュータを接続してデータ処理を行わせる。すなわち、小型コンピュータによって蛍光Ｘ線スペクトルを描かせ、その蛍光Ｘ線スペクトルをＦｅ元素とＹ元素とについて波形分離してＦｅ元素とＹ元素の定量分析を行い、予め測定対象の磁性膜と同一構成で膜厚既知の標準磁性膜について作成した蛍光Ｘ線の強度と標準磁性膜の各層の膜厚との関係を示す検量線と対照することにより、上層磁性膜の膜厚および磁性膜全体の膜厚を求めることができ、その結果から下層磁性膜の膜厚を算出することができる。
【実施例】
【００５４】
図９は磁気テープ２２における磁性膜の膜厚の測定時関を短縮することができた実施例の膜厚測定装置２の構成を概略的に示す図であり、従来例の膜厚測定装置１の図２に対応する図である。実施例の膜厚測定装置２はＸ線源２１、シリコンドリフト検出器３３（検出面積１０ｍｍ2 ）、計数回路３４、および小型コンピュータ２５から構成されているほか、磁気テープ２２とシリコンドリフト検出器３３との間、すなわち二次側に厚さ２０μｍのＴｉフィルタ３６と、厚さ１００μｍのＡｌフィルタ３７との２種の金属フィルタを挿入していることにある。上記において、Ｘ線源２１はＭｏをターゲットとするＸ線管球を使用しており、Ｔｉフィルタ３６とＡｌフィルタ３７を使用することによってシリコンドリフト検出器３３で検出される蛍光Ｘ線の強度が低下することに対処するために、陰極からの熱電子の加速電圧４５ｋＶ、電流１ｍＡとし、かつターゲットのＭｏから放射されるＭｏ−Ｋα線を含む一次Ｘ線のビーム径を７ｍｍφとした。
【００５５】
図１０は図９に示した実施例の膜厚測定装置２によって得られた蛍光Ｘ線スペクトルを示す図であり、図３の蛍光Ｘ線スペクトル対応するものである。磁気テープ２２とシリコンドリフト検出器３３との間にＡｌフィルタ３７とＴｉフィルタ３６を挿入したことにより、図１０に見られるように、エネルギーが６．９ｋｅＶ付近にあるＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度に対して、エネルギーが１４．８ｋｅＶ付近にあるＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度が相対的に強調された蛍光Ｘ線スペクトルが得られた。上記の２次フィルタを使用して得た図１０の蛍光Ｘ線スペクトルから上層磁性膜１２、および上層磁性膜１２と下層磁性膜１１とを含む磁性膜１０の膜厚を求める場合にも、２次フィルタを使用した検量線が作成されることは言うまでもない。このようにして、上層磁性膜１２および磁性膜１０の膜厚を所要時間３秒で、かつ下記するように高い精度で測定することができた。
【００５６】
図１１、図１２は実施例の膜厚測定装置２によって得られた蛍光Ｘ線の強度と磁性膜の膜厚との関係を示す図である。図１１はＹ元素からの蛍光Ｘ線の強度と上層磁性膜１２の膜厚との関係をプロットした図であるが、膜厚が０．１μmから３μｍまでの範囲にわたって蛍光Ｘ線の強度と膜厚とは決定係数Ｒ2 ＝０．９９１７と言う高い値で０点を通る直線関係を示しており、この蛍光Ｘ線法による膜厚測定装置２によって求められる上層磁性膜１２の膜厚は極めて信頼性が高いことを示している。なお、横軸の下層磁性膜１１の膜厚はその静磁気特性によって求めた値である。そして図１２は、下層磁性膜１１と上層磁性膜１２とに含まれるＦｅ元素からの蛍光Ｘ線の強度と、下層磁性膜１１および上層磁性膜１２からなる磁性膜１０の膜厚との関係をプロットした図であるが、磁性膜１０の膜厚が１．１μmから３μｍまでの範囲にわたって蛍光Ｘ線の強度と磁性膜１０の膜厚とは決定係数Ｒ2 ＝０．９８２８と言う高い値で０点を通る直線関係を示しており、この蛍光Ｘ線法による膜厚測定装置２によって求められる磁性膜１０の膜厚も極めて信頼性が高いことを示している。なお、横軸の磁性膜１０の膜厚は、その静磁気特性によって求めた値である。そして、磁性膜１０の膜厚と上層磁性膜１２の膜厚が求められると下層磁性膜１１の膜厚は容易に算出される。
【００５７】
以上、本発明の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５８】
例えば本実施例においては、Ｆｅを含む下層磁性膜１１とＦｅと共に少量のＹを含む上層磁性膜１２とからなる２層の磁性膜についての膜厚測定について説明したが、含有する第３の元素によって他層と区別し得る第３の磁性層、ないしは含有する第４の元素によって他層と区別し得る第４の磁性層を構成要素とする複数層の磁性膜について、同様な測定方法、測定装置を適用してそれぞれの膜厚の測定が可能である。
【００５９】
また本実施例においては、基材フィルムＢに塗布して形成された下層磁性膜１１と上層磁性膜１２とからなる磁性膜１０についての膜厚測定を例示したが、磁性膜は塗布以外の方法によって形成された磁性膜、例えば蒸着、スパッタリング等の真空下の薄膜形成法によって形成された磁性膜にも適用される。
【００６０】
また本実施例においては、磁気テープにおける複数層の各磁性膜の厚さを測定する場合を説明したが、本発明は各薄膜中に含まれる元素を定量分析することによって各薄膜の膜厚を求める方法であるから、磁性膜以外の複数層からなる薄膜における各複数層の膜厚の測定も可能である。例えば、ＳｉＯ2 層とＳｉＮｘ層とからなる時計ガラスの反射防止膜、フラットパネル・ディスプレイの前面に積層されているＳｉＯ2 層と金属酸化物層とによる反射防止膜が設けられた透明プラスチックフィルム、ＧｅＳｂＴｅによる記録層とＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 による保護層とＡｕによる反射層等が基板に形成されている光情報録媒体などにおける、薄膜中の複数層の膜厚を測定するに際し、その測定時間の短縮にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】膜厚測定対象の磁気テープにおける磁性膜部分を示す拡大図である。
【図２】従来の膜厚測定装置の概略的な構成を示す図である。
【図３】従来の装置によって得られた磁性膜の蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図４】Ｔｉフィルタ（厚さ２０μｍ）によるＸ線の透過率を示す図である。
【図５】Ａｌフィルタ（厚さ１００μｍ）によるＸ線の透過率を示す図である。
【図６】二次フィルタのみを使用した蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図７】一次フィルタと二次フィルタとを使用した蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図８】検出面積が異なるＳＤＤによる蛍光Ｘ線スペクトルを比較した図である。
【図９】実施例の膜厚測定装置の概略的な構成を示す図である。
【図１０】実施例の膜厚測定装置によって得られた磁性膜の蛍光Ｘ線スペクトルである。
【図１１】Ｙ元素による蛍光Ｘ線の強度と上層磁性膜の膜厚との関係を示す図である。
【図１２】Ｆｅ元素による蛍光Ｘ線の強度と磁性膜全体の膜厚との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 従来例の膜厚測定装置 ２ 実施例の膜厚測定装置
１０ 磁性膜（全体） １１ 下層磁性膜
１２ 上層磁性膜 ２１ Ｘ線源
２２ 磁気テープ ２３ 半導体検出器
２４ 計数回路 ３３ シリコンドリフト検出器
３４ 計数回路 ３６ Ｔｉフィルタ
３７ Ａｌフィルタ Ｂ 基材フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記磁性膜にＸ線を照射し、前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する
ことを特徴とする磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項２】
前記磁性金属元素がＦｅ（鉄）であり前記特定元素がＹ（イットリウム）である場合に、前記Ｘ線源として前記ターゲットがＭｏ（モリブデン）であるものを使用する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項３】
前記磁性金属元素がＦｅであり、前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとして、Ｔｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとを使用する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記シリコンドリフト検出器として、検出面積が小さくとも１０ｍｍ2 であるものを使用する
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項５】
前記計数回路として、計数率が低くとも１００ｋｃｐｓであるものを使用する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項６】
磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記磁性膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記磁性膜中の前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる
ことを特徴とする磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項７】
前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅ（鉄）であり前記特定元素がＹ（イットリウム）である場合に、前記Ｘ線源の前記ターゲットとしてＭｏ（モリブデン）が使用されている
ことを特徴とする請求項６に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項８】
前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅであり前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとしてＴｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとが使用されている
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項９】
前記シリコンドリフト検出器が小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有している
ことを特徴とする請求項６から請求項８までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項１０】
前記計数回路が低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有している
ことを特徴とする請求項６から請求項９までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項１１】
基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記薄膜にＸ線を照射し、前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する
ことを特徴とする複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法。
【請求項１２】
基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準薄膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記薄膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記薄膜中の前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる
ことを特徴とする複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置。
【請求項１】
磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記磁性膜にＸ線を照射し、前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する
ことを特徴とする磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項２】
前記磁性金属元素がＦｅ（鉄）であり前記特定元素がＹ（イットリウム）である場合に、前記Ｘ線源として前記ターゲットがＭｏ（モリブデン）であるものを使用する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項３】
前記磁性金属元素がＦｅであり、前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとして、Ｔｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとを使用する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記シリコンドリフト検出器として、検出面積が小さくとも１０ｍｍ2 であるものを使用する
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項５】
前記計数回路として、計数率が低くとも１００ｋｃｐｓであるものを使用する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定方法。
【請求項６】
磁気テープの基材フィルムに形成された複数層からなる磁性膜にＸ線を照射して、前記磁性膜に含まれる磁性金属元素、および前記磁性膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記磁性膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準磁性膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準磁性膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記磁性膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記磁性膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記磁性膜中の前記磁性金属元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記磁性膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる
ことを特徴とする磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項７】
前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅ（鉄）であり前記特定元素がＹ（イットリウム）である場合に、前記Ｘ線源の前記ターゲットとしてＭｏ（モリブデン）が使用されている
ことを特徴とする請求項６に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項８】
前記磁性膜における前記磁性金属元素がＦｅであり前記特定元素がＹである場合に、前記２種の金属フィルタとしてＴｉ（チタン）フィルタとＡｌ（アルミニウム）フィルタとが使用されている
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項９】
前記シリコンドリフト検出器が小さくとも１０ｍｍ2 の検出面積を有している
ことを特徴とする請求項６から請求項８までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項１０】
前記計数回路が低くとも１００ｋｃｐｓの計数率を有している
ことを特徴とする請求項６から請求項９までの何れかに記載の磁気テープにおける磁性膜の膜厚測定装置。
【請求項１１】
基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定方法において、
前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源によって前記薄膜にＸ線を照射し、前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間にＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタを配置して前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を相対的に強調し、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を前記シリコンドリフト検出器によって検出して電圧パルスに変換し、前記電圧パルスの波高を計数回路によって前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントし、コンピュータによってデータ処理する
ことを特徴とする複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定方法。
【請求項１２】
基材面に形成された複数層からなる薄膜にＸ線を照射して、前記薄膜に含まれる主体元素および前記薄膜中の特定層に含まれる少量の特定元素から放射される蛍光Ｘ線を検出器で検出し、検出される前記蛍光Ｘ線の強度を求めて、前記薄膜と同一の構成で複数層の膜厚が既知の標準薄膜からの蛍光Ｘ線の強度と前記標準薄膜中の各層の膜厚との関係を示す検量線に基づき、前記薄膜中の前記複数層の膜厚を求める膜厚測定装置において、
前記薄膜にＸ線を照射した時に前記特定元素を励起し易い特性Ｘ線を放射する金属をターゲットとするＸ線源と、前記薄膜中の前記主体元素からの前記蛍光Ｘ線の強度に対して前記特定元素からの前記蛍光Ｘ線の強度を強調するために前記薄膜と前記検出器としてのシリコンドリフト検出器との間に配置されるＸ線の透過率が異なる２種の金属フィルタと、前記２種の金属フィルタを透過した前記蛍光Ｘ線の強度を検出して電圧パルスに変換する前記シリコンドリフト検出器と、前記電圧パルスの波高を前記蛍光Ｘ線の強度としてカウントする計数回路と、データ処理を行うコンピュータとからなる
ことを特徴とする複数層からなる薄膜の各構成層の膜厚測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−７８６１６（Ｐ２００７−７８６１６Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６９８６６（Ｐ２００５−２６９８６６）
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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