JP2018159606A - 膜厚測定方法および膜厚測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートを搬送しつつ、シートに形成された膜厚を精度良く測定すること【解決手段】膜厚測定装置１０は、変位センサ１３と、膜厚演算装置１４を備えている。変位センサ１３は、テラヘルツスキャン装置１２が搬送経路に対してテラヘルツ波を照射する側とは反対側でシート２の厚さ方向の変位を検知する。膜厚演算装置１４の第１処理部１４ａは、変位センサ１３によって得られる検知信号を基に、搬送経路に沿って搬送されるシート２の厚さ方向の変位速度を得る。第２処理部１４ｂは、変位速度に基づいてテラヘルツスキャン装置１２で得られた走査波形を補正する。第３処理部１４ｃでは、第２処理部１４ｂで補正された後の走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークに基づいてシート２に形成された膜２ｂの厚さを算出する。【選択図】 図１

Description

本発明は、膜厚測定方法および膜厚測定装置に関する。

特開２００４−２８６１８号公報には、テラヘルツ波を利用した膜厚測定方法が開示されている。ここで開示された膜厚測定方法では、塗装膜から反射されてくるテラヘルツエコーパルスの強度に従って電気光学効果を用いて光遅延されたプローブパルス光に複屈折量が与えられる。その後、当該プローブパルス光を電気信号に光電変換し、参照高周波信号に基づいて電気信号を同期検出してプローブパルス光の複屈折量に実質的に比例する測定信号を発生する。そして、遅延時間量を変化させながらテラヘルツエコーパルスを時分割して信号波形が測定されている。そして、複数のテラヘルツエコーパルス間の時間差が計算されて塗装膜の膜厚が計算されている。

特開２０１２−２２５７１８号公報には、テラヘルツ波を利用して曲面の膜厚を計測する装置が開示されている。一般に、試料となる工業製品は多様な形状をなしており、必ずしも平坦な面で構成されているとはかぎらない。また、塗装膜表面が平坦に見えたとしても、実際には無数の微小な凹凸および島状物質に起因する高低差が存在する。高低差を有する塗装膜表面上に、所定のビーム径を有する光を照射した場合、高低差が積分されて検出されてしまい、高低差と膜厚の区別ができず、正確な膜厚を検出することが困難となる。同公報では、試料の反射面の形状情報に基づき、反射面からテラヘルツ波検出器に至るまでの反射波の電場強度を参照信号として算出する。そして、参照信号を用いて検出信号を補正する。補正後の検出信号における電場強度を時間軸の波形データに表し、波形データから複数のピークを検出するとともに、ピーク間の時間差に基づき膜厚を算出することが開示されている。

特開２００４−２８６１８号公報 特開２０１２−２２５７１８号公報

ところで、本発明者は、例えば、帯状のシートをロールツーロールで搬送しつつ、シートに形成されている膜の厚さを測定することを検討している。帯状のシートは、搬送される際に振動し、厚さ方向に変位することがある。このように測定対象となるシートに照射されたテラヘルツ波の反射波を検知して試料に形成された膜の厚さを測定する方法では、搬送されるシートが厚さ方向に変位すると正確な膜厚を得ることが難しい。

ここで提案される膜厚測定方法の一実施形態は、以下の工程を有している。
測定対象となる膜が形成されたシートを、予め定められた搬送経路に沿って搬送する工程；
搬送経路に沿って搬送されるシートに対して、厚さ方向にテラヘルツ波を照射する工程；
シートに反射したテラヘルツ波を受信し、受信したテラヘルツ波の強度を経時的に記録して走査波形を得る工程；
テラヘルツ波を照射する工程に合せて搬送経路に沿って搬送されるシートの厚さ方向の変位速度を測定する工程；
シートの厚さ方向の変位速度に基づいて走査波形を補正する工程；
補正された後の走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークに基づいてシートに形成された膜の厚さを算出する工程。

走査波形を補正する工程では、シートの厚さ方向の変位速度と、走査波形の時間軸の誤差との関係が記録された補正マップに基づいて、走査波形が補正されてもよい。

このような膜厚測定方法によれば、搬送されるシートの変位速度に基づいて、受信したテラヘルツ波の強度を経時的に記録して走査波形が補正される。そして、補正後の走査波形に基づいて、膜厚が算出される。このため、シートに形成された膜の厚さを、シートを搬送しながら精度良く算出することができる。

また、ここで提案される膜厚測定装置の一実施形態は、搬送装置と、テラヘルツスキャン装置と、変位センサと、膜厚演算装置とを備えている。
搬送装置は、予め定められた搬送経路に沿ってシートを搬送する装置である。
テラヘルツスキャン装置は、照射部と、受信部と、走査波形取得部とを備えている。照射部は、搬送経路に沿って搬送されるシートに対して、厚さ方向にテラヘルツ波を照射する。受信部は、搬送経路から反射されたテラヘルツ波を受信する。走査波形取得部は、受信部で受信されたテラヘルツ波の検知信号に基づいて、テラヘルツ波の強度を経時的に記録した走査波形を得る。

変位センサは、テラヘルツスキャン装置が搬送経路に対してテラヘルツ波を照射する側とは反対側でシートの厚さ方向の変位を検知する。
膜厚演算装置は、第１処理部と、第２処理部と、第３処理部とを備えている。
第１処理部１４ａは、変位センサ１３によって得られる検知信号を基に、搬送経路に沿って搬送されるシート２の厚さ方向の変位速度を得る。
第２処理部１４ｂは、変位速度に基づいてテラヘルツスキャン装置１２で得られた走査波形を補正する。
第３処理部１４ｃでは、第２処理部１４ｂで補正された後の走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークＰ１,Ｐ２に基づいてシート２に形成された膜厚を算出する。

ここで、膜厚演算装置は、シートの厚さ方向の変位速度と走査波形の時間軸の誤差との関係が記録された補正マップを記録した記録部を備えていてもよい。この場合、第２処理部では、記録部に記録された補正マップに基づいて、走査波形が補正されるとよい。

このような膜厚測定装置では、変位センサに基づいて得られるシートの厚さ方向の変位速度に基づいて、テラヘルツスキャン装置で得られた走査波形が補正される。そして、補正後の走査波形に基づいて、膜厚が算出される。シートに形成された膜の厚さを、シートを搬送しながら精度良く算出することができる。

図１は、膜厚測定装置１０の概略図である。 図２は、かかるテラヘルツスキャン装置１２の構造を例示した模式図である。 図３は、走査波形取得部１２ｃによって得られる走査波形の一例を示すグラフである。 図４は、シート２がテラヘルツ波検出器１２ｂ１に近づくように変位した場合に得られる走査波形を示すグラフである。 図５は、補正マップの一例を示すグラフである。 図６は、膜厚測定装置１０における処理フローを示すフロー図である。

以下、ここで提案される膜厚測定方法および膜厚測定装置の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。

図１は、膜厚測定装置１０の概略図である。膜厚測定装置１０は、膜厚測定方法を具現化する装置の一実施形態である。膜厚測定装置１０は、図１に示すように、搬送装置１１と、テラヘルツスキャン装置１２と、変位センサ１３と、膜厚演算装置１４とを備えている。

搬送装置１１は、予め定められた搬送経路に沿ってシート２を搬送する装置である。この実施形態では、搬送装置１１は、帯状のシート２を搬送する装置である。搬送装置１１は、シート２が搬送される予め定められた搬送経路を備えている。図１では、シート２を搬送経路に沿って搬送するための搬送ロール１１ａ、１１ｂが図示されている。図１に示すように、搬送装置１１によって搬送されるシート２は、機械が動作する際の振動を受けて振動する。

ここで搬送されるシート２は、基材２ａの少なくとも片面に、測定対象となる膜２ｂが形成されている。シート２は、図１に示すように、テラヘルツスキャン装置１２からテラヘルツ波ｔ１が照射される側に、測定対象となる膜２ｂを向けて搬送される。シート２は、例えば、二次電池の電極に用いられる電極シートであり得る。シート２が電極シートである場合、基材２ａは、例えば、金属箔である。膜２ｂは、活物質粒子を含む活物質層であり得る。基材２ａとなる金属箔の厚さは、例えば、１０μｍ〜１５μｍ程度である。膜２ｂとしての活物質層の厚さは、１０μｍ〜１００μｍ程度である。

膜２ｂとしての活物質層や耐熱絶縁層などは、予め定められた厚さで形成されるが、形成時の微妙な条件によって厚さに誤差が生じうる。また、二次電池が所要の機能を得るのに、予め定められた厚さで形成されていることが求められる。膜厚測定装置１０は、かかる活物質層や耐熱絶縁層などが適切な厚さで形成されているかを検査するのに用いられうる。なお、ここでは膜厚測定方法および膜厚測定装置について、二次電池の製造に用いられる電極シートなどのシートに形成された膜の厚さを測定する用途を例示しているが、膜厚測定方法および膜厚測定装置は、二次電池でのこれらの用途に限定されない。膜厚測定方法や膜厚測定装置は、シートに形成された膜の厚さを測定する用途に広く適用されうる。

図２は、かかるテラヘルツスキャン装置１２の構造を例示した模式図である。
テラヘルツスキャン装置１２は、図２に示すように、照射部１２ａと、受信部１２ｂと、走査波形取得部１２ｃとを備えている。テラヘルツスキャン装置１２の各構成は、例えば、上述した特許文献２に光学装置として開示されている。また、テラヘルツスキャン装置１２に相当する装置は、特許文献１にも開示がある。テラヘルツスキャン装置１２は、このように公知技術を組み合せることで実現されうる。

照射部１２ａは、搬送経路に沿って搬送されるシート２に対して厚さ方向にテラヘルツ波ｔ１を照射するように構成されている。この実施形態では、照射部１２ａは、レーザー発信器１２ａ１と、変調器１２ａ２と、テラヘルツ波発生器１２ａ３とを備えている。レーザー発信器１２ａ１には、例えばフェムト秒レーザー発信器が採用されうる。フェムト秒レーザー発信器には、フェムト秒ファイバレーザーなどが知られている。レーザー発信器１２ａ１は、いわゆるポンプ光と称されるようなパルス光ｐａを生じさせる。レーザー発信器１２ａ１から発信されたパルス光ｐａは、後述する分光器１２ｃ１によって２つパルス光ｐａ１、ｐａ２に分けられる。このうち一部のパルス光ｐａ１が、変調器１２ａ２によって所定周波数のパルスに変調されてテラヘルツ波発生器１２ａ３に送られる。他方のパルス光ｐａ２は、プローブ光として利用される。

テラヘルツ波発生器１２ａ３は、テラヘルツ波発生素子を有する。テラヘルツ波発生素子は、例えば、ＤＡＳＴ(4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate)などの有機非線形光学結晶を備えている。テラヘルツ波発生器１２ａ３は、超短パルスのフェムト秒レーザーで生じたパルス光ｐａ１が入射されることによって、数十ＴＨｚ以上のテラヘルツ波ｔ１を出力する。図１に示すように、テラヘルツ波ｔ１が搬送経路に沿って搬送されるシート２の厚さ方向に向けて照射されるように、テラヘルツ波発生器１２ａ３は搬送経路に対して配置されている。

受信部１２ｂは、搬送経路から反射されたテラヘルツ波を受信するように構成されている。この実施形態では、受信部１２ｂは、テラヘルツ波検出器１２ｂ１を備えている。テラヘルツ波検出器１２ｂ１は、搬送経路に沿って搬送されるシート２から反射されるテラヘルツ波ｔ２を受信する。テラヘルツ波検出器１２ｂ１では、後述する走査波形取得部１２ｃによって送られるプローブ光としての第２パルス光ｐａ２のパルス波が検知されたタイミングで、テラヘルツ波ｔ２の電場に比例した瞬時信号が検出信号として得られる。なお、テラヘルツ波発生器１２ａ３として用いられうるテラヘルツ波発生素子や、テラヘルツ波検出器１２ｂ１として用いられうるテラヘルツ波検出素子は、特許文献１や特許文献２にも開示があるように公知技術である。このため、ここでは詳しい説明を省略する。

走査波形取得部１２ｃは、受信部１２ｂで受信されたテラヘルツ波の強度を経時的に記録して走査波形を得るように構成されている。この実施形態では、走査波形取得部１２ｃは、分光器１２ｃ１と、第１ミラー１２ｃ２と、可動ミラー１２ｃ３と、アクチュエータ１２ｃ４と、第２ミラー１２ｃ５と、第３ミラー１２ｃ６と、プローブ光受信部１２ｃ７、走査波形サンプリング部１２ｃ８を備えている。

分光器１２ｃ１は、レーザー発信器１２ａ１から発信されるパルス光ｐａを、第１パルス光ｐａ１と、第２パルス光ｐａ２に分光する。第１パルス光ｐａ１は、テラヘルツ波発生器１２ａ３に送られてテラヘルツ波ｔ１を発生させる。第２パルス光ｐａ２は、第１ミラー１２ｃ２と、可動ミラー１２ｃ３と、第２ミラー１２ｃ５と、第３ミラー１２ｃ６とを順に反射してプローブ光受信部１２ｃ７に送られる。第１ミラー１２ｃ２と、第２ミラー１２ｃ５とは固定されている。可動ミラー１２ｃ３は、アクチュエータ１２ｃ４によって動かされる。アクチュエータ１２ｃ４によって可動ミラー１２ｃ３が動かされることによって、第２パルス光ｐａ２の光路長が変えられる。

第２パルス光ｐａ２の光路長が変えられると、受信部１２ｂでは、第２パルス光ｐａ２がプローブ光受信部１２ｃ７に到達するタイミングが変わる。走査波形サンプリング部１２ｃ８は、予め定められたプログラムに従ってアクチュエータ１２ｃ４を駆動させ、可動ミラー１２ｃ３を動かす。そして、テラヘルツ波検出器１２ｂ１では、第２パルス光ｐａ２がプローブ光受信部１２ｃ７に到達するタイミングで、テラヘルツ波ｔ２の強度に比例した検知信号が走査波形サンプリング部１２ｃ８に出力される。走査波形サンプリング部１２ｃ８では、このようにして出力されたテラヘルツ波ｔ２の強度に比例した検知信号が経時的に記録される。かかる検知信号の記録に基づいて、テラヘルツ波ｔ２の強度を経時的に記録して走査波形が得られる。

このように、走査波形取得部１２ｃでは、受信部１２ｂで受信されたテラヘルツ波ｔ２の強度が経時的に記録（プロット）される。そして、かかるテラヘルツ波ｔ２の強度を経時的に繋ぐことで走査波形が得られる。例えば、可動ミラー１２ｃ３を走査することによって、一定の時間間隔（１００ｍ秒刻み）でテラヘルツ波ｔ２の強度をプロットし、反射波形を取得することができる。このテラヘルツスキャン装置１２では、このようにいわゆるポンプ・プローブ方式によって、シート２で反射したテラヘルツ波ｔ２の強度に応じた波形が取得されている。このようなテラヘルツスキャン装置１２の原理については、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。

図３は、走査波形取得部１２ｃによって得られる走査波形の一例を示すグラフである。
走査波形は、図３に示すように、横軸に時間が取られ、縦軸にシート２に反射したテラヘルツ波ｔ２の強度が取られて、受信部１２ｂで受信されたテラヘルツ波ｔ２の強度が経時的に記録される。図３の例では、アクチュエータ１２ｃ４によって可動ミラー１２ｃ３を動かしつつ、第２パルス光ｐａ２の光路長を徐々に長くしながら走査波形を得ている。

シート２に照射されるテラヘルツ波ｔ１の一部は、図２に示すように、シート２の膜２ｂの表面で反射して、テラヘルツ波検出器１２ｂ１において検知される。また、シート２に照射されるテラヘルツ波ｔ１の一部は、シート２の膜２ｂを透過してシート２の基材２ａで反射して、テラヘルツ波検出器１２ｂ１において検知される。第２パルス光ｐａ２の光路長を徐々に長くしながら、受信部１２ｂで受信されたテラヘルツ波ｔ２の強度を記録すると、図３に示すように、走査波形に２つのピークＰ１,Ｐ２が表れる。

ここで、時間軸に沿って先に表れる第１ピークＰ１は、シート２の膜２ｂの表面で反射してテラヘルツ波ｔ２に起因している。第１ピークＰ１の後で表れる第２ピークＰ２は、シート２の膜２ｂを透過してシート２の基材２ａで反射してテラヘルツ波検出器１２ｂ１において検知されるテラヘルツ波ｔ２に起因している。このため、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔに基づいて、予め定められた算出式によって測定対象となる膜２ｂの厚さを算出することができる。

ところで、かかる測定は、シート２が停止しているときは問題が生じにくい。しかし、図１に示すように、搬送装置１１によってシート２が搬送されると、駆動時の機械振動などを受けて、シート２がばたつくなどシート２が厚さ方向に微妙に変位する。テラヘルツ波検出器１２ｂ１などは、搬送経路に対して固定的に配置されている。このため、搬送装置１１によってシート２が搬送されると、テラヘルツ波検出器１２ｂ１とシート２との距離が相対的に変位する。上述したように走査波形取得部１２ｃで走査波形を取得しているときに、シート２がばたつくなどしてシート２が厚さ方向に変位した場合には、得られる走査波形の時間軸に誤差が生じる。具体的には、走査波形において第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔが、シート２の変位速度に応じて変化する。

図４は、シート２がテラヘルツ波検出器１２ｂ１に近づくように変位した場合に得られる走査波形を示すグラフである。ここで、図４で測定されたシート２の膜２ｂの厚さは、図３で測定されたシート２の膜２ｂの厚さと同じである。シート２がテラヘルツ波検出器１２ｂ１に近づくように変位した場合には、図４に示すように、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔが短くなる。この場合、シート２に形成された膜２ｂの厚さが実際よりも薄く算出される。

ここで、図４のグラフでは、図３のグラフに比べてプロットの間隔が狭くなっている。シート２がテラヘルツ波検出器１２ｂ１に対して動いた場合には、可動鏡の相対的な走査速度が変化する。このため、シート２がテラヘルツ波検出器１２ｂ１に近づくように変位した場合には、図４のグラフで示されているように、プロットの時間間隔が見かけ上、狭くなる。

また、図示は省略するが、シート２がテラヘルツ波検出器１２ｂ１に遠ざかるように変位した場合には、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔが長くなる。この場合、シート２に形成された膜２ｂの厚さが実際よりも長く算出される。
このように、搬送装置１１によってシート２が搬送されると、テラヘルツ波検出器１２ｂ１とシート２との距離が相対的に変位するため、膜２ｂの厚さが正確に算出されない。

ここで提案される膜厚測定装置１０は、シート２の厚さ方向の変位を検知するための変位センサ１３を備えている。変位センサ１３は、テラヘルツスキャン装置１２が搬送経路に対してテラヘルツ波を照射する側とは反対側でシート２の厚さ方向の変位を検知するように構成されている。変位センサ１３は、例えば、非接触の測距センサであるとよく、レーザー測距センサなどが採用されうる。

膜厚演算装置１４は、第１処理部１４ａと、第２処理部１４ｂと、第３処理部１４ｃとを備えている。この実施形態では、膜厚演算装置１４は、予め用意される補正マップ（図５参照）を記録した記録部１４ｄを備えている。ここで、膜厚演算装置１４は、典型的には、コンピュータであり、所定のインターフェイスと、記憶部と、演算部とを有しており、予め定められたプログラムに沿って、測定対象となるシート２の膜２ｂの厚さを算出するように設定されている。第１処理部１４ａと、第２処理部１４ｂと、第３処理部１４ｃは、予め定められたプログラムに従って予め定められた処理を行うように設定された処理モジュールとして具現化されうる。

第１処理部１４ａは、変位センサ１３によって得られる検知信号を基に、搬送経路に沿って搬送されるシート２の厚さ方向の変位速度を得るように設定されている。つまり、単位時間当たりの変位量が算出される。

第２処理部１４ｂは、第１処理部１４ａで得られた変位速度に基づいてテラヘルツスキャン装置１２で得られた走査波形を補正するように設定されている。この実施形態では、第２処理部１４ｂでは、記録部１４ｄに記録された補正マップに基づいて、走査波形を補正するように設定されている。ここで、補正マップには、シート２の厚さ方向の変位速度と、走査波形の時間軸の誤差との関係が記録されているとよい。かかる補正マップは予め用意されているとよい。

補正マップは、例えば、予め試験やシュミュレーションによって、シートの厚さ方向の変位速度と走査波形の時間軸の誤差との関係が得られているとよい。例えば、既知の厚さで、かつ、精度良く膜が形成されたシートを準備し、搬送装置１１によってシートを搬送しつつ、テラヘルツスキャン装置１２にて走査波形を得る。そして、走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークに基づいてシートに形成された膜厚を算出する。この時、シートの厚さ方向の変位速度に対して、算出される膜厚との関係を得る。この時の膜厚の誤差に基づいて、シートの厚さ方向の変位速度と、走査波形の時間軸の誤差との関係を得るとよい。また、上記の試験を、コンピュータでシュミュレーションすることによって補正マップを得てもよい。

図５は、補正マップの一例を示すグラフである。図５に示す補正マップの横軸には、変位速度（μｍ／秒）が取られている。縦軸には、走査波形の時間軸の誤差（％）が取られている。

図５において変位速度が−である場合には、シートは、テラヘルツ波検出器１２ｂ１から遠ざかるように（図２では、下側に）変位している。この場合、数値が大きいほど、変位速度が速い。変位速度が＋である場合には、シートは、テラヘルツ波検出器１２ｂ１に近づくように（図２では、上側に）変位している。

また、変位速度が−である場合には、誤差が＋になっている。これは走査波形の時間軸が延びるように誤差が生じていることを示している。つまり、走査波形において、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔが長くなるように誤差が生じていることが示されている。反対に、変位速度が＋である場合には、誤差が−になっている。これは走査波形の時間軸が縮むように誤差が生じていることが示されている。つまり、走査波形において、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔが短くなるように誤差が生じていることが示されている。それぞれ誤差の数値が大きいほど、誤差が大きいことが示されている。

かかる補正マップに基づいて、走査波形を補正する処理では、例えば、変位センサ１３によって得られる変位速度に基づいて、補正マップを参照し、走査波形の時間軸の誤差を割り出し、当該時間軸の誤差が修正されるように走査波形が補正されるとよい。上述した例では、変位速度が−である場合には、補正マップに基づいて誤差の大きさを割り出し、当該誤差の大きさに基づいて時間Δｔが短くなるように補正するとよい。上述した例では、変位速度が＋である場合には、補正マップに基づいて誤差の大きさを割り出し、当該誤差の大きさに基づいて時間Δｔが長くなるように補正するとよい。この際、走査波形が得られた時間において変位速度が一定である場合には、誤差が一定なものとして処理してもよい。また、この際、走査波形が得られた時間において変位速度が変化している場合には、例えば、走査波形のプロット間毎に、時間軸を補正してもよい。

第３処理部１４ｃは、第２処理部１４ｂで補正された後の走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークに基づいてシートに形成された膜厚を算出するように設定されている。例えば、上記のように補正された補正後の走査波形に基づいて、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔを取得し、かかる時間Δｔに基づいて、予め定められた算出式に沿って膜厚を算出するとよい。

図６は、膜厚測定装置１０における処理フローを示すフロー図である。
図６に示すように、膜厚測定装置１０では、シート２を搬送する処理が開始される（Ｓ１）。これに合せて、テラヘルツスキャン装置１２によってテラヘルツ波が照射され（Ｓ２）、テラヘルツ波の反射波に基づいて走査波形が取得される（Ｓ３）。さらにテラヘルツ波を照射するのに合せて、搬送経路に沿って搬送されるシート２の厚さ方向の変位が変位センサ１３で検知される（Ｓ４）。次に、膜厚演算装置１４での処理として、シート２の厚さ方向の変位速度が算出される（Ｓ５）。次に、取得された走査波形と、シート２の厚さ方向の変位速度とに基づいて走査波形が補正される（Ｓ６）。次に、この実施形態では、図６に示すように、デコンボリューション（逆畳み込み処理）が行われ（Ｓ７）、その後、膜厚が算出されている（Ｓ８）。

ここで、デコンボリューション（Ｓ７）は、例えば、プローブ光としての第２パルス光ｐａ２を用いて、シート２で反射したテラヘルツ波ｔ２の検出信号（図２参照）が処理される。これによって、テラヘルツ波の反射波は、テラヘルツ波発生器１２ａ３から出力されてからテラヘルツ波検出器１２ｂ１に入射するまでの間に生じる信号の劣化が改善される。デコンボリュウーションが行われることによって、走査波形において、膜２ｂに起因する第１ピークＰ１と第２ピークＰ２をより精度良く検知することができる（図３および図４参照）。そして、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔがより明確に特定される。

膜２ｂの厚さを算出する処理（Ｓ８）では、補正された後の走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークに基づいてシートに形成された膜の厚さが算出される。この実施形態では、第１ピークＰ１が検知されてから第２ピークＰ２が検知されるまでの時間Δｔに基づいて、膜厚ｄが算出される。膜厚ｄは、例えば、以下の式で算出される。
膜厚ｄ＝Δｔ・ｃ・ｃｏｓθ／２ｎ

ここで、Δｔは、上述したピーク間の時間差である。ｃは光速、θはシート２に対するテラヘルツ波の入射角度、ｎは膜２ｂにおけるテラヘルツ波の屈折率である。屈折率は、予め測定された値が用いられる。この式で示されているように、シートに対して照射されるテラヘルツ波は、シートの法線方向に対して傾いていても良い。つまり、シートに厚さ方向にテラヘルツ波を照射することは、テラヘルツ波がシートの法線方向に沿って厳密に照射されることに限定されない。

このように、膜厚測定装置１０は、搬送装置１１と、テラヘルツスキャン装置１２と、変位センサ１３と、膜厚演算装置１４とを備えている（図１および図２参照）。

搬送装置１１は、予め定められた搬送経路に沿ってシート２を搬送する装置である。
テラヘルツスキャン装置１２は、照射部１２ａと、受信部１２ｂと、走査波形取得部１２ｃとを備えている。照射部１２ａは、搬送経路に沿って搬送されるシート２に対して、厚さ方向にテラヘルツ波を照射するように構成されている。受信部１２ｂは、搬送経路から反射されたテラヘルツ波を受信するように構成されている。走査波形取得部１２ｃは、受信部１２ｂで受信されたテラヘルツ波の検知信号に基づいて、テラヘルツ波の強度を経時的に記録した走査波形を得る処理が実行されるように設定されている。
変位センサ１３は、搬送経路に対してテラヘルツスキャン装置１２がテラヘルツ波を照射する側とは反対側で、シート２の厚さ方向の変位を検知するように構成されている。

膜厚演算装置１４は、第１処理部１４ａと、第２処理部１４ｂと、第３処理部１４ｃとを備えている。
第１処理部１４ａは、変位センサ１３によって得られる検知信号を基に、搬送経路に沿って搬送されるシート２の厚さ方向の変位速度を得る処理が実行されるように設定されている。
第２処理部１４ｂは、変位速度に基づいてテラヘルツスキャン装置１２で得られた走査波形を補正する処理が実行されるように設定されている。
第３処理部１４ｃでは、第２処理部１４ｂで補正された後の走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークＰ１,Ｐ２に基づいてシート２に形成された膜厚を算出する処理が実行されるように設定されている。

このように、この膜厚測定装置１０では、シート２の厚さ方向の変位を検知する変位センサ１３を備えている。そして、変位センサ１３によって得られる検知信号を基に得られるシート２の厚さ方向の変位速度に基づいて、テラヘルツスキャン装置１２で得られた走査波形が補正される。そして、補正後の走査波形に基づいて、膜厚（つまり、シート２に形成された膜２ｂの厚さ）が算出される。このように、シート２を搬送しつつ、シート２に形成された膜２ｂの厚さを算出することができる。

膜厚演算装置１４は、例えば、シート２の厚さ方向の変位速度と、走査波形の時間軸の誤差との関係が記録された補正マップを記録した記録部を備えていてもよい。この場合、第２処理部１４ｂでは、当該記録部に記録された補正マップ（図５参照）に基づいて、走査波形が補正されるとよい。

また、ここで提案される膜厚測定方法は、例えば、以下の工程を有しているとよい。
測定対象となる膜が形成されたシート２を、予め定められた搬送経路に沿って搬送する工程；
搬送経路に沿って搬送されるシート２に対して、厚さ方向にテラヘルツ波を照射する工程；
シート２に反射したテラヘルツ波を受信し、受信したテラヘルツ波の強度を経時的に記録して走査波形を得る工程；
テラヘルツ波を照射する工程に合せて搬送経路に沿って搬送されるシートの厚さ方向の変位速度を測定する工程；
シート２の厚さ方向の変位速度に基づいて走査波形を補正する工程；
補正された後の走査波形に表れるテラヘルツ波の強度のピークに基づいてシート２に形成された膜の厚さを算出する工程。

走査波形を補正する工程では、シート２の厚さ方向の変位速度と、走査波形の時間軸の誤差との関係が記録された補正マップに基づいて、走査波形が補正されてもよい。

なお、上述した実施形態では、シート２には、膜２ｂが一層しか形成されていないが、テラヘルツ波の一部が透過しうる膜であれば、シート２には複数の膜２ｂが重ねて形成されていてもよい。この場合には、テラヘルツスキャン装置１２では、テラヘルツ波の強度を経時的に記録した走査波形が得られる。かかる走査波形には、重ねて形成された複数の膜の境界に起因して、テラヘルツ波の強度に複数のピークが観察される。そして、かかる複数のピークに基づいて各膜の厚さが算出されうる。

以上、ここで提案される膜厚測定方法および膜厚測定装置について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた膜厚測定方法および膜厚測定装置の実施形態などは、本発明を限定しない。

２ シート
２ａ 基材
２ｂ 膜
１０ 膜厚測定装置
１１ 搬送装置
１１ａ 搬送ロール
１２ テラヘルツスキャン装置
１２ａ 照射部
１２ａ１ レーザー発信器
１２ａ２ 変調器
１２ａ３ テラヘルツ波発生器
１２ｂ 受信部
１２ｂ１ テラヘルツ波検出器
１２ｃ 走査波形取得部
１２ｃ１ 分光器
１２ｃ２ 第１ミラー
１２ｃ３ 可動ミラー
１２ｃ４ アクチュエータ
１２ｃ５ 第２ミラー
１２ｃ６ 第３ミラー
１２ｃ７ プローブ光受信部
１２ｃ８ 走査波形サンプリング部
１３ 変位センサ
１４ 膜厚演算装置
１４ａ 第１処理部
１４ｂ 第２処理部
１４ｃ 第３処理部
１４ｄ 記録部

Claims (4)

1. 測定対象となる膜が形成されたシートを、予め定められた搬送経路に沿って搬送する工程と、
   前記搬送経路に沿って搬送されるシートに対して、厚さ方向にテラヘルツ波を照射する工程と、
   前記シートに反射したテラヘルツ波を受信し、受信したテラヘルツ波の強度を経時的に記録して走査波形を得る工程と、
   前記テラヘルツ波を照射する工程に合せて前記搬送経路に沿って搬送される前記シートの厚さ方向の変位速度を測定する工程と、
   前記シートの厚さ方向の変位速度に基づいて前記走査波形を補正する工程と、
   補正された後の走査波形に表れる前記テラヘルツ波の強度のピークに基づいて前記シートに形成された膜の厚さを算出する工程と
   を有する、膜厚測定方法。
2. 前記走査波形を補正する工程では、前記シートの厚さ方向の変位速度と、前記走査波形の時間軸の誤差との関係が記録された補正マップに基づいて、前記走査波形が補正される、請求項１に記載された膜厚測定方法。
3. 搬送装置と、
   テラヘルツスキャン装置と、
   変位センサと、
   膜厚演算装置と
   を備え、
   前記搬送装置は、
   予め定められた搬送経路に沿ってシートを搬送するように構成されており、
   前記テラヘルツスキャン装置は、
   前記搬送経路に沿って搬送されるシートに対して、厚さ方向にテラヘルツ波を照射するように構成された照射部と、
   前記搬送経路から反射されたテラヘルツ波を受信するように構成された受信部と
   前記受信部で受信されたテラヘルツ波の強度を経時的に記録して走査波形を得るように構成された走査波形取得部と
   を備え、
   前記変位センサは、
   前記テラヘルツスキャン装置が前記搬送経路に対してテラヘルツ波を照射する側とは反対側でシートの厚さ方向の変位を検知するように構成されており、
   前記膜厚演算装置は、
   前記変位センサによって得られる検知信号を基に、前記搬送経路に沿って搬送される前記シートの厚さ方向の変位速度を得るように設定された第１処理部と、
   前記変位速度に基づいて前記テラヘルツスキャン装置で得られた走査波形を補正するように設定された第２処理部と、
   前記第２処理部で補正された後の走査波形に表れる前記テラヘルツ波の強度のピークに基づいて前記シートに形成された膜厚を算出するように設定された第３処理部と
   を備えた、
   膜厚測定装置。
4. 前記膜厚演算装置は、シートの厚さ方向の変位速度と走査波形の時間軸の誤差との関係が記録された補正マップを記録した記録部を備えており、
   前記第２処理部では、前記記録部に記録された前記補正マップに基づいて、走査波形が補正される、
   請求項３に記載された膜厚測定装置。

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