JP2014145658A - フィルム試料固定方法及び固定ホルダ並びにそれらを用いたフィルム特性分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分析する対象物がフィルムやその上に設けられた有機物などの比較的柔らかい材質であっても、高精度かつ繰り返し再現性を実現可能なフィルム試料固定方法及び固定ホルダ、並びにそれらを用いたフィルム特性分析方法を提供する。
【解決手段】フィルム試料１を湾曲させることによって発生するフィルム自身の張力によって、湾曲部１ａ以外に存在しフィルム特性の分析対象部を含むフィルム試料部位の位置を、分析のための基準面上に固定することを特徴とするフィルム試料固定方法、フィルム試料固定ホルダ３ａ、およびそれらを用いたフィルム特性分析方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば分光エリプソメーターやＸ線分析装置などでフィルムの特性を分析する際に用いられるフィルム試料固定方法及びフィルム試料固定ホルダ、並びにそれらを用いたフィルム特性分析方法に関する。

分光エリプソメーターやＸ線分析装置などでは、測定する試料に分析ビームを照射して、試料で反射または励起されて放出されるビーム光の強度スペクトルを検出器で測定することにより、試料に含有される元素、屈折率、密度などの物性、構造を特定することが可能である。これら分析装置においては、一般的に、分析ビーム位置に水平に試料を載置するために、後述の比較例にも示すように、水平な試料台に載置したり、試料を試料背面に設けた粘着剤、粘着テープで試料台に固定したり、試料に張力を掛けた状態で試料端部を固定し、分析されている（例えば、特許文献１）。

また、フィルム状基板の表面やその上に形成された薄膜の膜厚、密度、ラフネスといった構造に関する情報を測定する方法としては、例えば、フィルムに反りやうねりがある場合でも、Ｘ線のビームサイズを１０μｍ以下の微小領域に集光あるいは絞ることによって、薄膜の膜厚、密度等を解析する方法がある（例えば、特許文献２）。

また、測定面に凹凸がある場合には、測定面内で特に平坦な微小領域を選定し、選定された微小領域にビームが所定の角度で入射するように調整することで、高精度で分析できる方法がある（例えば、特許文献３）。

特開２００２−１０７３１３号公報 特開２０１２−０６８１８０号公報 特開２００２−１０５７４８号公報

しかしながら、上記した水平な試料台に載置するだけでは、分析する対象物が有機物やフィルムなどの比較的柔らかい材質の場合、試料の反りが影響し、分析の繰り返し再現性が得られないという問題があった。また、試料背面に設けた粘着剤や粘着テープで試料台に固定する方法においても、粘着剤や粘着テープの表面粗さ、うねりなどが試料表面まで影響を与えるため、分析の繰り返し再現性が得られないという問題があった。さらに、試料に張力を掛けた状態で試料端部を固定する方法は、張力によって試料に発生するシワが完全に除去できず、分析ビームがシワに当たって測定不良になることや、分析中に張力から解放されて試料が動いてしまうなどの問題があった。

また、Ｘ線を微小に集光あるいは絞る測定方法では、一般的な光学特性、電気特性などで測定される一辺長さ１ｍｍ以上の広領域を一括して分析することができないため、測定位置を変えて複数回分析した結果を連結する必要があり、測定精度の低下や測定時間の長時間化の問題があった。

本発明の課題は、かかる従来技術に鑑み、分析する対象物がフィルムやその上に設けられた有機物などの比較的柔らかい材質であっても、高精度かつ繰り返し再現性を実現可能であり、さらに、分析領域が一辺長さ１ｍｍ以上の広領域であっても、フィルムの反り、うねり、シワ等を最小限に抑え、一括して高精度に分析可能なフィルム試料固定方法及び固定ホルダ、並びにそれらを用いたフィルム特性分析方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るフィルム試料固定方法は、フィルム試料を湾曲させることによって発生するフィルム自身の張力によって、湾曲部以外に存在しフィルム特性の分析対象部を含むフィルム試料部位の位置を、分析のための基準面上に固定することを特徴とする方法からなる。

このような本発明に係るフィルム試料固定方法においては、フィルム試料を湾曲させることによって発生するフィルム自身の張力によって必要な張力が得られ、この張力によって、分析のために必要な試料部位が基準面上に（例えば、所定の試料台上に）固定されるので、フィルム試料と基準面との間に粘着剤や粘着テープを介在させる必要はなく、分析対象となる試料表面のうねり等の発生が回避される。また、この基準面上へのフィルム試料部位の位置固定が、フィルム試料を湾曲させることによって自然に発生するフィルム自身の小さな張力のみによって達成されるので、フィルム試料に外部から張力をかける必要はなくなり、大きな張力に起因するシワ等の発生も防止される。その結果、フィルム試料のフィルム特性の分析対象部が、分析用ビーム等を用いた分析にとって望ましい状態に保たれることになり、分析対象物がフィルムやその上に設けられた有機物などの比較的柔らかい材質であっても、また、たとえ分析領域が一辺長さ１ｍｍ以上の広領域であっても、高精度でかつ繰り返し再現性を満たした優れた条件下にて望ましい特性分析が実現可能となる。

また、本発明は、このようなフィルム試料固定方法を用いるフィルム特性分析方法であって、上記基準面上に固定されたフィルム試料に向けて分析用ビームを照射し、フィルム試料で反射した分析用ビームの強度を測定するフィルム特性分析方法についても提供する。このようなフィルム特性分析方法では、上述の如く、粘着剤や粘着テープを介在させることなく、しかもシワ等の発生もない望ましい状態に保たれた分析対象部に対して、測定、分析が行われることになり、高精度かつ優れた繰り返し再現性をもって所望の分析を行うことが可能になる。

また、本発明は、フィルム特性の分析のための基準面上に設けられ、分析用ビームの通過口を有するフィルム試料固定ホルダであって、湾曲されたフィルム試料の湾曲状態をフィルム試料に特定方向の力を加えることによって維持し、フィルム試料が湾曲されることによって発生するフィルム自身の張力によって、湾曲部以外に存在しフィルム特性の分析対象部を含むフィルム試料部位の位置を、前記基準面上に固定するように構成されていることを特徴とするフィルム試料固定ホルダについても提供する。このようなフィルム試料固定ホルダを用いることにより、上述の如く、粘着剤や粘着テープを介在させることなく、しかもシワ等の発生もない望ましい状態に保たれた分析対象部に対して、上記通過口を通して分析用ビームを照射し、シワ等のない望ましい状態に保たれた分析対象部から所望の状態で反射されてきた分析用ビームを容易にかつ確実に検出できるので、高精度かつ優れた繰り返し再現性をもって所望の分析を行うことが可能になる。

このようなフィルム試料固定ホルダにおいては、フィルム試料の両端部に形成された湾曲部の形態を維持するための２つの支持部材を有し、該２つの支持部材の間で前記分析対象部を含むフィルム試料部位の位置が前記基準面上に固定される構成を採用することができる。このような構成を採ることにより、容易にフィルム試料の湾曲部を所望の形態に維持することが可能になるとともに、フィルム試料にその湾曲状態を保持するための特定方向の力を容易に加えることが可能になる。

この構成においては、上記２つの支持部材と該２つの支持部材を繋ぐ連結部材を有する構成とすることができる。このようにすれば、連結部材を容易に伸縮可能に構成でき、それによって、一層容易にフィルム試料の両端部に形成された湾曲部の形態を維持することが可能になる。

また、上記２つの支持部材が自身の高さを調整可能な機構を有する構成とすることもできる。このようにすれば、湾曲部の湾曲度合を適切に調整することが可能になり、より確実に、高精度かつ優れた繰り返し再現性をもって所望の分析を行うことが可能になる。

また、上記フィルム試料固定ホルダにおいては、フィルム試料の両端をそれぞれ保持する保持板が設けられている構成を採用することができる。このような構成においては、フィルム試料の両端保持により、分析対象部を含むフィルム試料部位の両側に所定の湾曲部を容易に形成することができ、フィルム試料全体の形態を所望の形態に保って、所望の分析を一層容易に行うことが可能になる。

上記のような保持板を備えた構成においては、両保持板間の距離を調整可能な機構を有することが好ましい。このような構成においては、フィルム試料のサイズに応じて両保持板間の距離を調整することが可能になるので、多種類の分析への対応が可能になる。

また、上記のようなフィルム試料固定ホルダにおいては、上記２つの支持部材がロール形状に構成されている形態とすることも可能である。ロール形状の支持部材とすれば、その支持部材の外周面にフィルム試料を巻き付けることにより、容易に所望の湾曲状態を実現でき、しかもその湾曲形態をそのまま容易に維持できるので、測定、分析操作を容易化可能である。

また、本発明は、上記のようなフィルム試料固定ホルダを用いるフィルム特性分析方法であって、前記基準面上に固定されたフィルム試料に向け前記通過口を通して分析用ビームを照射し、フィルム試料で反射し前記通過口を通して出射してきた分析用ビームの強度を測定するフィルム特性分析方法についても提供する。

本発明に係るフィルム特性分析方法は、例えば、蛍光Ｘ線分析、Ｘ線光電子分光法、Ｘ線反射率法、ＩＣＰ発光分光分析、ラザフォード後方散乱法、分光エリプソメトリ、オージェ電子分光法、反射型赤外吸収法等に適用できる。

このように、本発明によれば、試料が有機物やフィルムなどの比較的柔らかい材質の場合でも高精度かつ繰り返し再現性をもって良好に所望の分析を行うことができるようになる。

本発明のフィルム試料固定方法の一例を示す模式図である。 本発明のフィルム試料固定方法の別の例を示す模式図である。 本発明のフィルム試料固定ホルダの一例（実施例１）を示す斜視図である。 図３のフィルム試料固定ホルダにフィルム試料を取り付けた状態の概略構成図である。 本発明のフィルム試料固定ホルダの別の例（実施例２）を示す斜視図である。 図５のフィルム試料固定ホルダにフィルム試料を取り付けた状態の概略構成図である。 本発明のフィルム試料固定ホルダのさらに別の例（実施例３）を示す斜視図である。 図７のフィルム試料固定ホルダにフィルム試料を取り付けた状態の概略構成図である。 本発明のフィルム試料固定ホルダのさらに別の例（実施例４）を示す斜視図である。 図９のフィルム試料固定ホルダにフィルム試料を取り付けた状態の概略構成図である。 実施例及び比較例におけるＸ線反射率法の分析装置の模式図である。 比較例１におけるフィルム試料の載置状態を示す模式図である。 比較例２におけるフィルム試料の載置状態を示す模式図である。 比較例３におけるフィルム試料の載置状態を示す模式図である。 実施例１で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。 実施例２で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。 実施例３で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。 実施例４で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。 実施例５で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。 比較例１で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。 比較例２で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。 比較例３で得られたＸ線強度プロファイルを示すスペクトル図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明者らは、分析する試料が有機物やフィルムなどの比較的柔らかい材質の場合において、高精度かつ繰り返し再現性を良好に分析できる方法について鋭意検討を重ねた結果、試料が湾曲により発生する自身の張力によって、位置を固定されることによって、前述の課題を一挙に解決できることを見いだしたものである。

［フィルム試料固定方法及びフィルム試料固定ホルダ］
図１、図２は、本発明のフィルム試料固定方法の例を示している。本発明に係る方法は、分光エリプソメーターやＸ線分析装置などでフィルム試料１を分析するために使用される方法であって、フィルム試料１の両端を例えば粘着テープ２で接合することによって、フィルム試料１の自重及び張力がつり合い、フィルム試料１に湾曲部１ａ、１ａを形成して、該湾曲部１ａ、１ａの形成によって発生するフィルム自身の張力によって、湾曲部以外に存在しフィルム特性の分析対象部（例えば、Ｘ線が照射される範囲の分析面１ｃ）を含むフィルム試料部位（例えば，分析面１ｃを含むフィルム試料分析面の全体にわたる分析面１ｂ）の位置を、分析のための基準面上に（図示例では試料台２０上に）固定する方法である。この位置を固定することができるフィルム試料１の張力が大きい場合には、図２に示すように、例えば、特定の方向（図示例では下方）に向けて力を加えることができる負荷手段３、例えば、以下に示すようなフィルム試料固定ホルダ、によって下方に力を加えることで、フィルム試料１の位置を固定することができる。

以下に、フィルム試料固定ホルダの具体的な構成について例示する。図３、図４に示すフィルム試料固定ホルダ３ａは、２つの支持部材４と、これら２つの支持部材４を繋ぐ連結部材５ａを備えている。フィルム試料固定ホルダ３ａは全体としてコ字形の形状を有しており、両側が分析用ビームが通過するための開口部（通過口）に形成されている。連結部材５ａの内側面には、フィルム試料１の両端を固定することが可能な保持板８がねじ９で止められている。図４に示すように、フィルム試料１は、その分析面１ｂが上側を向くように配置され、湾曲部１ａ、１ａが形成された状態でフィルム試料１の両端が保持板８で固定される。フィルム試料１は分析のための基準面形成手段としての試料台２０上に、２つの支持部材４の間でフィルム試料１が湾曲により発生する自身の張力によって、特に分析用ビーム等によって実際に測定に供される分析面１ｃの位置が固定されて載置される。フィルム試料１が湾曲により発生する自身の張力によって固定されるため、従来固定用に用いられていた粘着剤や粘着テープなどの表面粗さやうねりが発生することはなく、さらには、外部からの張力によるしわが発生しない平面性が高い分析面を達成することができ、望ましい条件での分析が可能になる。

図５、図６に示すフィルム試料固定ホルダ３ｂは、２つの支持部材４と、これら２つの支持部材４を繋ぐ連結部材５ｂを備えており、連結部材５ｂ部分に、該連結部材５ｂを伸縮可能とする伸縮機構６が設けられている。その他の構成は実質的に図３、図４に示したものと同一である。図７、図８に示すフィルム試料固定ホルダ３ｃは、２つの支持部材４と、これら２つの支持部材４を繋ぐ連結部材５ａを備えており、２つの支持部材４部分に、各支持部材４が自身の高さを調整可能できるようにした高さ調整機構７が設けられている。その他の構成は実質的に図３、図４に示したものと同一である。このような構成においては、図３、図４に示した構成に比べ、さらにフィルム試料１のサイズや湾曲の大きさに応じてフィルム試料固定ホルダ３ｂや３ｃの長さや高さを微調整することが可能になり、さらに望ましい条件での分析が可能になる。

図９、図１０に示すフィルム試料固定ホルダ３ｄでは、２つの支持部材がロール状支持部材１０からなり、これら２つのロール状支持部材１０は、その間の距離が伸縮により調整可能な連結部材５ｃで連結されている。フィルム試料１の両端部が適当な長さだけロール状支持部材１０の外周面に巻き付けられることにより湾曲部１ａ、１ａが形成され、フィルム試料１が湾曲により発生する自身の張力によって、分析面１ｂ、特に分析用ビーム等によって実際に測定に供される分析面１ｃの位置が試料台２０上で固定される。このような構成においても、望ましい条件での分析が可能になる。

なお、本発明のフィルム試料固定ホルダを構成する各部材は、脱着自在に取り付けられていてもよいし、各部材を含んだ一つの材料から構成された脱着不可能な一体型でも構わない。また、本発明のフィルム試料固定ホルダを構成する各部材は、ステンレス、アルミニウム、真鍮、セラミック、プラスチックなどから選ばれる一つの材料、またはこれら材料を併用して形成されることが好ましい。

［フィルム試料］
本発明において使用されるフィルム試料としては、有機高分子化合物からなるフィルム基材単体でもよく、フィルム基材上に無機化合物層や有機化合物層が形成されていても構わない。

上記無機化合物層としては、特に限定されず、例えば、周期表３Ａ〜４Ｂに属する１種以上の元素からなる金属層または、それらの酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物や、それらの混合物等からなる薄膜層が挙げられる。無機化合物層の厚さは特に限定されないが、分析精度を確保する観点から０．１ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲が好ましく、０．５ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲がより好ましい。

また、上記有機化合物層としては、例えば、熱硬化型または活性線硬化型のポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂等からなる薄膜層が挙げられる。有機化合物層の厚さは特に限定されないが、分析精度を確保する観点から０．１ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲が好ましく、０．５〜１０００ｎｍの範囲がより好ましい。

フィルム基材としては、例えば、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートあるいはポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体のケン化物、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール等の各種ポリマーからなるフィルムなどを使用することができる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートからなるフィルムであることが好ましい。フィルム基材を構成するポリマーは、ホモポリマー、コポリマーのいずれでもよいし、また、単独のポリマーであってもよいし複数のポリマーをブレンドして用いてもよい。

また、フィルム基材は、単層フィルム、あるいは、２層以上の、例えば、共押し出し法で製膜したフィルムや、一軸方向あるいは二軸方向に延伸されたフィルム等を使用してもよい。無機化合物層を形成する側の基材表面には、密着性を良くするために、コロナ処理、イオンボンバード処理、溶剤処理、粗面化処理、および、有機物または無機物あるいはそれらの混合物で構成されるアンカーコート層の形成処理、といった前処理が施されていても構わない。

また、フィルム基材には、フィルムの巻き取り時の滑り性の向上および、無機化合物層を形成した後にフィルムを巻き取る際に無機化合物層との摩擦を軽減することを目的として、有機物や無機物あるいはこれらの混合物のコーティング層が施されていても構わない。

本発明で使用するフィルム試料の厚みは特に限定されないが、フィルムの自身の張力で位置の固定が可能な厚みとして２５０μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。引張りや衝撃に対する強度、ハンドリングの容易性の観点から、２μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。

また、本発明に使用するフィルム試料の平均表面粗さＲａ（中心線平均表面粗さ）は、分析ビーム光の散乱による光量低下を防ぐ範囲として、０．０５ｎｍ〜２５ｎｍの範囲が好ましく、０．１〜５ｎｍの範囲がより好ましい。

［分析方法］
本発明に係るフィルム試料固定ホルダが使用される分析法は特に限定されず、蛍光Ｘ線分析、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ法）、Ｘ線反射率法、ＩＣＰ発光分光分析、ラザフォード後方散乱法、分光エリプソメトリ、オージェ電子分光法、反射型赤外吸収法などに使用される。これらの中でも、特に分析試料の平面性が要求されるＸ線反射率法（例えば、「Ｘ線反射率入門」（桜井健次編集）ｐ．５１〜７８に記載の方法）に好ましく用いられる。なお、Ｘ線反射率法においては、波長の異なるＸ線（いわゆる白色Ｘ線）を用いて試料を固定したまま測定するエネルギー分散法や、単色Ｘ線の角度を大きく分散させて試料表面に入射させ、試料を固定したまま測定する方法がある。これらのいずれの方法においても、Ｘ線の全反射臨界角程度（入射角０．１〜０．３（ｄｅｇ）程度）の角度で試料表面に対し精密にＸ線を入射する必要があり、本発明を用いることにより、高精度かつ優れた繰り返し再現性をもって所望の分析を行うことができる。

具体的な測定の一方法としては、まずＸ線源からＸ線を発生させ、多層膜ミラーにて平行ビームにした後、入射スリットを通してＸ線角度を制限し、測定試料に入射させる。Ｘ線の試料への入射角度を測定する試料表面とほぼ平行な浅い角度で入射させることによって、試料の各層、基材界面で反射、干渉したＸ線の反射ビームが発生する。発生した反射ビームを受光スリットに通して必要なＸ線角度に制限した後、ディテクタに入射させることでＸ線強度を測定する。本方法を用いて、Ｘ線の入射角度を連続的に変化させて測定を行うことによって、各入射角度におけるＸ線強度プロファイルを得ることができる。ここで、Ｘ線の入射角度は、基材表面の凹凸、基材上に形成された膜の膜厚、密度、ラフネス等の構造を精密に測定する観点から、０．０１〜１５（ｄｅｇ）の範囲が好ましく、０．０１〜１０（ｄｅｇ）の範囲がより好ましい。また測定面積は、基材表面および基材上の膜の構造を精密に測定、解析する観点、あるいは他の特性との関係を明らかにする目的のために平均構造を知る観点から、１ｍｍ^２〜５０ｍｍ^２の範囲が好ましい。

層数、各層の厚み、各層の密度、表面粗さの解析方法としては、得られたＸ線の入射角度に対するＸ線強度プロファイルの実測データをＰａｒｒａｔｔの理論式に非線形最小二乗法でフィッティングさせることで求められる。

以下、本発明を実施例に基づき、具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

［評価方法］
まず、各実施例および比較例における評価方法を説明する。
（１）Ｘ線反射率法による密度、表面粗さ、薄膜の膜厚分析方法
図１１のＸ線反射率法（「Ｘ線反射率入門」（桜井健次編集）ｐ.５１〜７８）の分析装置により、測定サンプルの密度、表面粗さを測定した。すなわち、試料台２０にフィルム試料１を載置し、分析面１ｂに対して角度θ（ｄｅｇ）で入射Ｘ線３１をＸ線源３０から照射し、入射Ｘ線３１とのなす角度が２θ（ｄｅｇ）である反射Ｘ線３２の強度をＸ線検出器３３で測定することにより、入射Ｘ線強度に対する反射Ｘ線強度の入射角度依存性を測定した。

具体的な操作は以下のとおりである。まず、Ｘ線源３０から入射Ｘ線３１を発生させ、多層膜ミラー（図示略）にて平行ビームにした後、入射スリット（図示略）に通して入射Ｘ線３１の入射角度を調整する。この入射Ｘ線３１をフィルム試料１の分析面１ｂに照射して試料表面で反射、干渉させ、反射Ｘ線３２を得る。ここで、入射Ｘ線３１と分析面ｂのなす角度をθ（ｄｅｇ）とすると、図１１に示すように、入射Ｘ線３１と反射Ｘ線３２のなす角度は２θ（ｄｅｇ）となる。この反射Ｘ線３２を受光スリット（図示略）に通してＸ線検出器３３に入射させることで、Ｘ線強度を測定することができる。また、入射Ｘ線３１の角度θを所定のステップ幅で連続的に変化させて測定を行うことによって、各入射角度におけるＸ線強度プロファイルを得ることができる。なお、本発明の実施例および比較例においては、上記角度２θの範囲を０〜４．０（ｄｅｇ）、ステップ幅を０．００４（ｄｅｇ）として測定を行った。

密度の解析方法としては、得られたＸ線の入射角度に対するＸ線強度プロファイルの実測データをＰａｒｒａｔｔの理論式に非線形最小二乗法でフィッティングさせることで求められる。
測定条件は下記の通りとした。
・装置：Ｒｉｇａｋｕ社製“Ｓｍａｒｔ Ｌａｂ”
・解析ソフト：Ｒｉｇａｋｕ社製“Ｇｌｏｂａｌ Ｆｉｔ”
・測定範囲（試料表面とのなす角）：２θ＝０〜４．０（ｄｅｇ）
・ステップ幅：０．００４（ｄｅｇ）
・入射スリットサイズ：０．０５ｍｍ×１０．０ｍｍ
・受光スリットサイズ：０．１５ｍｍ×２０．０ｍｍ

（実施例１）
図３、図４に示したフィルム試料固定ホルダ３ａを使用し、Ｘ線が入射、反射する側にホルダ３ａの開口部（通過口）を設定して、測定サンプルである縦２５ｍｍ、横１６０ｍｍ、厚み１８８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製“ルミラー（登録商標）”Ｕ３５）の密度、表面粗さを測定した。連結部材５ａの内側面の保持板８でポリエチレンテレフタレートフィルムの両端を固定し、試料台２０と２つの支持部材４の間で分析面を上側にして試料台２０上に載置し、ポリエチレンテレフタレートフィルムが湾曲により発生する自身の張力によって、分析面の位置が固定されるように設定した。次に、上記したＸ線反射率法によって、ポリエチレンテレフタレートフィルムのＸ線強度プロファイルを得た。具体的には、測定毎に、試料ホルダのポリエチレンテレフタレートフィルムを取り外し、再度載置する方法で、繰り返し４回測定し、横軸をＸ線検出器３３の角度２θ、縦軸を入射Ｘ線強度に対する反射Ｘ線強度の相対値（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）としたＸ線強度プロファイルを得た。得られたＸ線強度プロファイルのうち角度２θ＝０〜４．０（ｄｅｇ）の範囲を表す図を図１５（ａ）に、角度２θ＝０〜１（ｄｅｇ）の範囲の拡大図を図１５（ｂ）に、それぞれ示す。次に、得られたＸ線強度プロファイルの実測データをＰａｒｒａｔｔの理論式に非線形最小二乗法でフィッティングさせることで密度、表面粗さを求めた。結果を表１に示す。

（実施例２）
図５、図６に示したフィルム試料固定ホルダ３ｂを使用した以外は、実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィルムの密度、表面粗さを測定した。結果を図１６（ａ）、図１６（ｂ）、表１に示す。

（実施例３）
図７、８に示したフィルム試料固定ホルダ３ｃを使用した以外は、実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィルムの密度を測定した。結果を図１７（ａ）、図１７（ｂ）、表１に示す。

（実施例４）
図９、１０に示したフィルム試料固定ホルダ３ｄを使用した以外は、実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィルムの密度、表面粗さを測定した。すなわち、ロール状支持部材１０にポリエチレンテレフタレートフィルムの両端部を粘着テープで固定して測定した。結果を図１８（ａ）、図１８（ｂ）、表１に示す。

（実施例５）
ポリエチレンテレフタレートフィルム上に酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜を膜厚がおよそ３５ｎｍとなるように形成したフィルムを測定サンプルとして使用した以外は、実施例４と同様にして、ポリエチレンテレフタレートフィルム及び酸化アルミニウム膜の密度、表面粗さ、膜厚を測定した。具体的には、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に酸化アルミニウム膜が形成されている状態の測定サンプルを用いて、Ｘ線反射率法により繰り返し４回測定し、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すような微細な振動構造を有するＸ線強度プロファイルを得た。そして、この微細な振動構造を有するＸ線強度プロファイルの実測データを、上記したＰａｒｒａｔｔの理論式に非線形最小二乗法でフィッティングさせることで、ポリエチレンテレフタレートフィルム及び酸化アルミニウム膜のそれぞれについて、密度、表面粗さを算出した。また、酸化アルミニウム膜については膜厚も求めた。結果を表１に示す。

（比較例１）
図１２に示すように、フィルム試料固定ホルダを使用せず、試料台２０上に載置した以外は、実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィルムの密度、表面粗さを測定した。なお、Ｘ線反射率法で１回測定する毎に、ポリエチレンテレフタレートフィルムを置き直す方法で、繰り返し４回測定し、密度、表面粗さを求めた。結果を図２０（ａ）、図２０（ｂ）、表１に示す。

（比較例２）
図１３に示すように、両面粘着テープ１１でポリエチレンテレフタレートフィルムを固定した以外は、実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィルムの密度、表面粗さを測定した。なお、Ｘ線反射率法で１回測定する毎に、ポリエチレンテレフタレートフィルムを固定し直す方法で、繰り返し４回測定し、密度、表面粗さを測定した。結果を図２１（ａ）、図２１（ｂ）、表１に示す。

（比較例３）
図１４に示すように、引っ張りながらポリエチレンテレフタレートフィルムの周囲に粘着テープ１２を貼って固定した以外は、実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィルムの密度、表面粗さを測定した。なお、Ｘ線反射率法で１回測定する毎に、ポリエチレンテレフタレートフィルムを固定し直す方法で、繰り返し４回測定し、密度、表面粗さを求めた。結果を図２２（ａ）、図２２（ｂ）、表１に示す。

実施例１〜５、比較例１〜３で実施したＸ線反射率法の測定結果を比較した結果、Ｘ線照射角度２θ＝０〜１（ｄｅｇ）の範囲において、実施例１〜５は比較例１〜３に比べて繰り返し４回の測定値の再現性が良いことが分かる。例えば、実施例１（図１５（ｂ））と比較例２（図２１（ｂ））とを比較すると、いずれも２θ＝０．４付近でＸ線強度が極大値（最大値）を示している。しかしながら、比較例２では、２θ＝０〜０．４の範囲において、急激にＸ線強度が低下している領域があり、フィルム試料表面に存在するフィルムのシワやうねりの影響により、入射Ｘ線の一部が遮断され、正確に測定ができていないと判断される。また、実施例１（図１５（ｂ））と比較例３（図２２（ｂ））とを比較すると、比較例３では、２θ＝０〜０．４（ｄｅｇ）の範囲において、Ｘ線強度の測定結果にバラツキが確認され、フィルム試料固定方法の再現性が乏しいことが示唆される。さらに、表１に示す密度、表面粗さの解析結果においても、実施例１〜５は比較例１〜３に比べて標準偏差が小さく、繰り返し再現性が優れていることが分かる。

本発明のフィルム試料固定ホルダは、蛍光Ｘ線分析、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ法）、Ｘ線反射率法、ＩＣＰ発光分光分析、ラザフォード後方散乱法、分光エリプソメトリ、オージェ電子分光法、反射型赤外吸収法などの分析に用いることができる。

１ フィルム試料
１ａ 湾曲部
１ｂ 分析面
１ｃ 実際に測定に供される分析面
２ 粘着テープ
３ 負荷手段
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ フィルム試料固定ホルダ
４ 支持部材
５ａ、５ｂ、５ｃ 連結部材
６ 伸縮機構
７ 高さ調整機構
８ 保持板
９ ねじ
１０ ロール状支持部材
１１ 両面粘着テープ
１２ 粘着テープ
２０ 基準面形成手段としての試料台
３０ Ｘ線源
３１ 入射Ｘ線
３２ 反射Ｘ線
３３ Ｘ線検出器

Claims (12)

1. フィルム試料を湾曲させることによって発生するフィルム自身の張力によって、湾曲部以外に存在しフィルム特性の分析対象部を含むフィルム試料部位の位置を、分析のための基準面上に固定することを特徴とするフィルム試料固定方法。
2. 請求項１に記載のフィルム試料固定方法を用いるフィルム特性分析方法であって、前記基準面上に固定されたフィルム試料に向けて分析用ビームを照射し、フィルム試料で反射した分析用ビームの強度を測定するフィルム特性分析方法。
3. フィルム特性の分析のための基準面上に設けられ、分析用ビームの通過口を有するフィルム試料固定ホルダであって、湾曲されたフィルム試料の湾曲状態をフィルム試料に特定方向の力を加えることによって維持し、フィルム試料が湾曲されることによって発生するフィルム自身の張力によって、湾曲部以外に存在しフィルム特性の分析対象部を含むフィルム試料部位の位置を、前記基準面上に固定するように構成されていることを特徴とするフィルム試料固定ホルダ。
4. フィルム試料の両端部に形成された湾曲部の形態を維持するための２つの支持部材を有し、該２つの支持部材の間で前記分析対象部を含むフィルム試料部位の位置が前記基準面上に固定される、請求項３に記載のフィルム試料固定ホルダ。
5. 前記２つの支持部材と該２つの支持部材を繋ぐ連結部材を有する、請求項４に記載のフィルム試料固定ホルダ。
6. 前記連結部材が伸縮可能に構成されている、請求項５に記載のフィルム試料固定ホルダ。
7. 前記２つの支持部材が自身の高さを調整可能な機構を有する、請求項５または６に記載のフィルム試料固定ホルダ。
8. フィルム試料の両端をそれぞれ保持する保持板が設けられている、請求項３〜７のいずれかに記載のフィルム試料固定ホルダ。
9. 両保持板間の距離を調整可能な機構を有する、請求項８に記載のフィルム試料固定ホルダ。
10. 前記２つの支持部材がロール形状に構成されている、請求項４〜９のいずれかに記載のフィルム試料固定ホルダ。
11. 請求項に３〜１０のいずれかに記載のフィルム試料固定ホルダを用いるフィルム特性分析方法であって、前記基準面上に固定されたフィルム試料に向け前記通過口を通して分析用ビームを照射し、フィルム試料で反射し前記通過口を通して出射してきた分析用ビームの強度を測定するフィルム特性分析方法。
12. 蛍光Ｘ線分析、Ｘ線光電子分光法、Ｘ線反射率法、ＩＣＰ発光分光分析、ラザフォード後方散乱法、分光エリプソメトリ、オージェ電子分光法、反射型赤外吸収法のいずれかである、請求項２または１１に記載のフィルム特性分析方法。

Images