JP2024501446A - ウェブエッジ計測法 - Google Patents

Abstract

連続リチウムイオンバッテリ（ＬＩＢ）アノードのプレリチウム化及び固体金属アノードの保護のための計測システム及び処理方法が提供される。いくつかの実施形態では、計測システムは、表面組成、コーティングの厚さ、及びナノスケールの粗さのうちの少なくとも１つを測定する少なくとも１つの補完的な非接触センサを統合する。計測システム及び処理方法を使用して、アノードエッジの品質に対処することができる。計測システム及び方法は、高品質及び高収率の閉ループ式アノードのプレリチウム化及びアノード保護層の堆積を容易にすることができ、合金型アノードのプレリチウム化の段階制御は、ＬＩＢクーロン効率を改善し、ピンホールのないアノードのコーティング及び電気化学的活性保護層は、樹状突起形成を防ぐ。【選択図】図４

Description

［０００１］本明細書に記載される実施形態は、概して、フレキシブル基板を処理するための真空堆積システム及び方法に関する。具体的には、本明細書に記載及び説明される実施形態は、材料の堆積をモニタリング及び制御するロールツーロール真空堆積システム及び方法に関する。

［０００２］再充電可能な電気化学的蓄電システムは、日常生活の多くの分野においてその重要性を増している。リチウムイオン（Ｌｉイオン）バッテリ及びコンデンサなどの高容量エネルギー貯蔵装置は、益々多くの用途において使用されており、それには、携帯用電子機器、医療、輸送、グリッド接続された大規模エネルギー貯蔵、再生可能エネルギー貯蔵、及び無停電電源（ＵＰＳ）が含まれる。これら用途の各々において、エネルギー貯蔵装置の充放電の時間及び容量は基本的なパラメータである。加えて、このようなエネルギー貯蔵装置のサイズ、重量、及び／又はコストも基本的なパラメータである。さらに、高い性能のためには、内部抵抗が小さいことが不可欠である。抵抗が小さいほど、エネルギー貯蔵装置が電気エネルギーを送達する際に直面する制約が小さくなる。例えば、バッテリの場合、内部抵抗は、バッテリが貯蔵する有用なエネルギーの総量を減らし、高電流を送達するバッテリの能力を低下させることにより、性能に影響を与える。

［０００３］効果的なロールツーロール堆積プロセスは、高い堆積速度を提供するだけでなく、小規模の粗さがなく、最小限の欠陥を含み、平坦な、例えば、大規模のトポグラフィを欠く膜表面も提供する。加えて、効果的なロールツーロール堆積プロセスは、一貫性のある堆積結果又は「再現性」も提供する。ウェブ材料を制御せず、堆積源に対して整列させずに又は適切に位置合わせせずにウェブ材料を基板上に堆積させることは、プロセスの結果及び最終的なバッテリの内部抵抗に悪影響を与えうる。

［０００４］したがって、ロールツーロール研磨システムにおいて材料の堆積をモニタリング及び制御するための改善された装置及び方法が必要とされている。

［０００５］本明細書に記載される実施形態は、概して、フレキシブル基板を処理するための真空堆積システム及び方法に関する。具体的には、本明細書に記載及び説明される実施形態は、材料堆積をモニタリング及び制御するロールツーロール真空堆積システム及び方法に関する。

［０００６］１つ又は複数の実施形態では、フレキシブル基板コーティングシステムが提供され、このシステムは、順番に配置された複数のチャンバを有する処理モジュールを含み、各チャンバは、可撓性材料の連続シートに対して１つ又は複数の処理動作を実施するように構成されている。処理モジュールは、進行方向に沿って複数のチャンバを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることのできるコーティングドラムをさらに含み、チャンバは、コーティングドラムの周りに放射状に配置される。処理モジュールは、計測モジュールをさらに含む。計測モジュールは、進行方向に直交する横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触センサを含む。

［０００７］他の実施形態では、複数の非接触センサは、可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分及びコーティングされていない部分の分光画像を捕捉するように動作可能な分光センサアセンブリを含む。分光センサは、ストロボ光源とイメージャとを含む。イメージャは、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイである。複数の非接触センサは、可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分の厚さを測定するように動作可能な第１の渦電流センサと、可撓性材料の連続シートのコーティングされていない部分の厚さを測定するように動作可能な第２の渦電流センサとを含む。コーティングシステムは、可撓性材料の連続シートのウェブ粗動を測定するように動作可能な光学粗さ計をさらに含む。複数の非接触センサは、可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分及び可撓性材料の連続シートのコーティングされていない部分の表面粗さを測定するように動作可能なウェブ粗さセンサを含む。ウェブ粗さセンサは、アルゴンレーザとＣＭＯＳカメラとを含む。コーティングシステムは、可撓性材料の連続シートを提供することのできるフィードリールを収納する送り出しモジュールと、可撓性材料の連続シートを貯蔵することのできる回収リールを収納する巻き取りモジュールとをさらに含む。可撓性材料の連続シートは、リチウム金属層が上に形成されている銅基板を含む。可撓性材料の連続シートは、リチウム化アノード膜が上に形成されている銅基板を含む。アノード膜は、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜から選択される。複数のチャンバは、スパッタリング源、熱蒸発源、及び電子ビーム源のうちの少なくとも１つを含む。

［０００８］いくつかの実施形態では、方法は、送り出しチャンバ内のフィードリールから送り出しチャンバの下流に配置された堆積モジュールに可撓性材料の連続シートを搬送することを含み、堆積モジュールは、複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることのできる第１のコーティングドラムを含んでいる。方法は、第１の複数の堆積ユニットを介してフレキシブル基板上にリチウム金属膜を堆積させる間に、進行方向に沿って複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることをさらに含み、チャンバは、コーティングドラムの周りに放射状に配置されている。方法は、横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触光学センサを含む、計測モジュールを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることをさらに含み、光学センサは、可撓性材料の連続シートが進行する進行経路と一致する視野を有し、横方向は進行方向に直交する。方法は、視野を通過するように可撓性材料の連続シートをガイドする間に、視野内でストロボランプを点滅させることをさらに含む。方法は、視野内の可撓性材料の連続シートの静止画像を取得することをさらに含む。方法は、それぞれの光チャネリング要素を通して、画像のそれぞれの画像要素から反射される光を、分光光分配器のそれぞれの位置にチャネリングすることをさらに含む。方法は、視野内の各画像要素におけるスペクトル分布を記録することをさらに含む。

［０００９］１つ又は複数の実施形態では、方法は、互いに類似した分布を検索すること、及び相互に類似した分布のグループに分布をグループ化することをさらに含む。方法は、各グループに含まれる分布の数によってグループを分類することをさらに含む。方法は、最大のグループのうちの少なくとも１つを選択すること、及びそのグループの分布をまとめて組み合わせること、及び組み合わせた分布を、可撓性材料の連続シートの一領域のスペクトル分布として提供することをさらに含む。方法は、スペクトル分析プロセスに従って、組み合わせた分布を処理することをさらに含む。可撓性材料の連続シートは、銅基板を含み、リチウム金属膜は、銅基板上に形成される。可撓性材料の連続シートは、アノード膜が上に形成されている銅基板を含み、リチウム金属膜は、アノード膜上に形成される。アノード膜は、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜から選択される。

［００１０］他の実施形態では、方法は、送り出しチャンバ内のフィードリールから送り出しチャンバの下流に配置された堆積モジュールに可撓性材料の連続シートを搬送することを含み、堆積モジュールは、複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることのできる第１のコーティングドラムを含んでいる。方法は、第１の複数の堆積ユニットを介してフレキシブル基板上にリチウム金属膜を堆積させる間に、進行方向に沿って複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることをさらに含み、チャンバは、コーティングドラムの周りに放射状に配置されている。方法は、計測モジュールを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることをさらに含み、計測モジュールは、横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触光学センサを含む。光学センサは、可撓性材料の連続シートが進行する進行経路と一致する視野を有し、横方向は進行方向に直交する。方法は、視野内の可撓性材料の連続シート上でのリチウム金属膜の第１の非接触電気抵抗測定値を取得することをさらに含む。方法は、第１の非接触電気抵抗測定値を使用して、リチウム金属膜の第１の厚さを決定することをさらに含む。

［００１１］実施形態は、以下の実現可能な利点のうちの１つ又は複数を含むことができる。リチウム金属膜の第１の厚さを決定することは、第１の非接触電気抵抗測定値を、以前に決定された、リチウム金属膜の電気抵抗測定値とそれぞれの厚さとの間の相関と比較することを含む。方法は、視野内の可撓性材料の連続シートの非接触レーザ干渉測定値を取得することをさらに含む。方法は、可撓性材料の連続シートの非接触レーザ干渉測定値に基づいて、可撓性材料の連続シートのウェブ粗動を決定することをさらに含む。方法は、ウェブ粗動に基づいてリチウム金属膜の第１の厚さの測定値を調整し、修正されたリチウム金属膜の第１の厚さを決定することをさらに含む。方法は、リチウム金属膜を一定期間エージングすることをさらに含む。方法は、リチウム金属膜を一定期間エージングした後で、視野内の可撓性材料の連続シート上でのリチウム金属膜の第２の非接触電気抵抗測定値を取得することをさらに含む。方法は、第２の非接触電気抵抗測定値を使用して、リチウム金属膜の第２の厚さを決定することをさらに含む。リチウム金属膜の第２の厚さを決定することは、第２の非接触電気抵抗測定値を、以前に決定された、リチウム金属膜の電気抵抗測定値とそれぞれの厚さとの間の相関と比較することを含む。方法は、リチウム金属膜の第１の厚さをリチウム金属膜の第２の厚さと比較することにより、可撓性材料の連続シート上に堆積されたアノード膜のプレリチウム化量を決定することをさらに含む。可撓性材料の連続シートは銅基板を含み、リチウム金属膜は銅基板上に形成される。可撓性材料の連続シートは、アノード膜が上に形成されている銅基板を含み、リチウム金属膜は、アノード膜上に形成される。アノード膜は、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜から選択される。

［００１２］いくつかの実施形態では、方法は、送り出しチャンバ内のフィードリールから送り出しチャンバの下流に配置された堆積モジュールに可撓性材料の連続シートを搬送することを含み、堆積モジュールは、複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることのできる第１のコーティングドラムを含んでいる。方法は、第１の複数の堆積ユニットを介してフレキシブル基板上にリチウム金属膜を堆積させる間に、進行方向に沿って複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることをさらに含み、チャンバは、コーティングドラムの周りに放射状に配置されている。方法は、横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触光学センサを含む、計測モジュールを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることをさらに含み、光学センサは、可撓性材料の連続シートが進行する進行経路と一致する視野を有し、横方向は進行方向に直交する。方法は、視野内の可撓性材料の連続シート上に偏光構造光の３つ以上のフリンジパターンを投射することをさらに含む。方法は、各フリンジシフトについて、視野内の各画像要素における強度を記録することをさらに含む。方法は、画像要素の強度の分布からコーティング粗さの測定値を決定することをさらに含む。

［００１３］他の実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体が命令を格納し、それら命令は、プロセッサによって実行されると、プロセスに、上記装置及び／又は方法の動作を実施させる。

本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された実施形態のより詳細な記載が、実施形態を参照することによって得られ、それらの実施形態の一部が添付図面に示される。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているにすぎず、したがって、本開示の範囲を限定するとみなすべきではないことに留意されたい。

［００１５］本明細書に記載される１つ又は複数の実施形態によって形成された可撓性層スタックの一実施例の概略断面図である。 ［００１６］本明細書に記載される１つ又は複数の実施形態によって形成された可撓性層スタックの別の実施例の概略断面図である。 ［００１７］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による計測法を組み込んだ真空処理システムの概略側面図である。 ［００１８］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による、図３の真空処理システムの一部分の概略図である。 ［００１９］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による分光計測システムを示している。 ［００２０］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態によるプロセスのフロー図である。 ［００２１］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による渦電流センサ（ＥＣＳ）計測システムを示している。 ［００２２］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態によるプロセスのフロー図である。 ［００２３］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による粗さセンサ計測システムを示している。 ［００２４］本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態によるプロセスのフロー図である。

［００２５］理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも他の実施形態に有益に組み込まれうることが想定されている。

［００２６］以下の開示は、ロールツーロール真空堆積システム、計測システム、及びフレキシブル基板上に少なくとも２つの層を形成する方法を記載する。本開示の種々の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の詳細が以下の記載及び図１～１０に示される。ウェブコーティング、コーティング計測システム、電気化学セル、及び二次電池に関連することが多い周知の構造及びシステムを記載する他の詳細は、種々の実施形態の記載が不要に曖昧になることを避けるために、以下の開示に示されない。

［００２７］図面に示される詳細、寸法、角度、及びその他の特徴の多くは、特定の実施形態の例示にすぎない。したがって、他の実施形態は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の詳細、構成要素、寸法、角度、及び特徴を有することができる。加えて、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載される詳細のうちのいくつかがなくとも実施することができる。

［００２８］エネルギー貯蔵装置、例えば、バッテリは、一般に、正電極、多孔性のセパレータによって分離されたアノード電極、及びイオン伝導性マトリックスとして使用される電解質を含む。グラファイトアノードは、現在の最先端技術であるが、業界は、セルのエネルギー密度を上昇させるために、グラファイトベースのアノードからシリコン混合グラファイトアノードへと移行しつつある。しかしながら、シリコン混合グラファイトアノードは、多くの場合、初回サイクル中に起こる不可逆的な容量の損失という欠点を有している。したがって、この初回サイクルの容量損失を補充するための方法が必要とされている。加えて、リチウム金属アノードも想定される。しかしながら、リチウム金属アノードは、多数の安全性に関する問題を呈する。

［００２９］アノードのプレリチウム化及び固体金属アノード保護のための真空ウェブコーティングは、両面コーティングされた、カレンダー合金型グラファイトアノード及び電流コレクタ上の厚い（３から２０ミクロンの）金属リチウム堆積、例えば、６ミクロン又はそれよりも厚い銅箔、ニッケル箔、又は金属化プラスチックウェブを含む。プレリチウム化及び固体金属アノードのウェブコーティングは、薄い、例えば、１ミクロン未満の保護層コーティングをさらに含む。保護層コーティングがない場合、金属リチウム（熱蒸発又は圧延箔による）表面は、有害な腐食及び酸化を受けやすい。

［００３０］いくつかの実施形態では、連続リチウムイオンバッテリ（「ＬＩＢ」）電気自動車（「ＥＶ」）のアノードのプレリチウム化及び家電（「ＣＥ」）の固体金属アノードの保護のための計測システム及び処理方法が提供される。いくつかの実施形態では、計測システムには、表面組成、コーティングの厚さ、及びナノスケールの粗さのうちの少なくとも１つを測定する少なくとも１つの補完的な非接触センサが組み込まれる。本計測システム及び処理方法を使用して、アノードエッジの品質に対処することができる。本計測システム及び方法は、高品質かつ高収率の閉ループ式アノードプレリチウム化及びアノード保護層の堆積を容易にすることができ、ＥＶ合金型アノードのプレリチウム化の段階制御は、ＬＩＢクーロン効率を改善し、ピンホールのないＣＥアノードのコーティング及び電気化学的に活性な保護層は、樹状突起の形成を抑える。

［００３１］ＥＶアノードのプレリチウム化及びＣＥ固体金属アノード保護のためのウェブコーティングは、一般に、両面コーティングされた、カレンダー合金型グラファイトアノード及び電流コレクタ上の厚い、例えば、３から２０ミクロンの、金属リチウム堆積、例えば、６ミクロン又はそれより厚い銅箔、ニッケル箔、又は金属化プラスチックウェブを含む。ＥＶ及びＣＥアノードウェブコーティングは、一般に、薄い（＜１ミクロン）保護層コーティングをさらに含む。

［００３２］反応性金属リチウムコーティング上にコーティングされる薄い保護層は、一般に基礎密度の変化に依存し、したがって薄いリチウム膜に対して比較的感受性の低い従来の放射線同位元素のウェブ計測を使用して特徴づけることが困難である。例えば、クリプトン－８５放射線同位元素源の感受性は、２５ｇ／ｍ^２のゲインより上で最適である、しかしながら、２０ミクロンの厚さのリチウムコーティングは、１１ｇ／ｍ^２のゲインしかもたらさない。さらに、金属リチウム及び保護層ウェブコーティングは、従来の薄膜水晶マイクロバランス（ＱＭＢ）、レーザ三角測量、例えば、キーエンスおよびＭｉｃｒｏ－Ｅｐｓｉｌｏｎ ＬＶＤＴ干渉計、及び容量、例えば、渦電流センサ（ＥＣＳ）を使用して特徴づけることが困難である。加えて、従来の薄膜センサは、全体的な基準値のみを提供し、読み取りは、局所的な（ウェブエッジの）膜組成、例えば表面汚染を評価するために使用することができず、一般にウェブの巻き取り振動によって生じる、避けることのできないウェブ粗動に起因してノイズが発生しやすい。

［００３３］カソードのオーバーハング近傍のアノードエッジの局所的膜組成は、セル性能に影響する因子である。プリズムセル及びジェリーロールセルの場合、アノードは、一般に、すべての側で概ね０．５ミリメートル又は上部と下部に沿って概ね０．１ミリメートルだけ、カソードより大きい。さらに、１つ以上のアノードエッジに沿った、この「オーバーハング」エリア内の過剰な金属リチウム（プレリチウム化のための熱蒸発させた金属リチウムによる）は、大きな安全上の問題を呈する可能性があり、セル性能に悪影響を与えうる。

［００３４］１０から１５パーセント高い電気化学容量を有するアノードを作製することに加えて、オーバーハング（０．１ミリメートル幅程度の小ささの）を提供するのは、セル充電及び電流コレクタのエッジに沿っためっきの間に、リチウムイオンがカソードからアノードに遊走するリスクを回避するためである。このようにして、リチウム－イオンバッテリの製造は、一般に、金属リチウムの量に対する精密なプロセス制御と、アノードのコーティングがオーバーハングのエッジの０．５から０．１ミリメートルに接近する際の、最終的なプレリチウム化の段階制御を含む。

［００３５］アノードのオーバーハングエリア近傍でのインターカレーションに先立つ精密な金属リチウムコーティングの必要性の１つの結果は、保護層がエッジ品質にして同様に高いレベルの注意を必要とすることである。例えば、炭酸リチウムなどの電気化学的に絶縁性の保護層材料は、堆積されたままの金属リチウム上で表面変換されて、セルアセンブリの間の金属リチウムの空気反応性を最小限に抑え、この時炭酸塩保護層が厚すぎないことを検証することが重要である。表面変換された炭酸リチウムが厚すぎる場合、デッドリチウム、例えば、金属リチウムではなくリチウム化合物が、オーバーハング近傍に存在しうる。デッドリチウムは、アノードのプレリチウム化のための技術経済的インセンティブを無にする樹状突起の危険を導入しうるため、アノードエッジに沿って望ましくない。

［００３６］セルアセンブリの間に金属リチウムの空気反応性を最小化することに加えて、接触抵抗を最小化し、電解質のぬれを改善するために、電気化学的に活性な保護層材料、例えば、フッ化リチウムが、堆積されたままの金属リチウム上にコーティングされる場合、フッ化リチウム保護層が粗すぎないことを検証することが重要である。保護層が粗すぎる場合、ピンホール、下に位置する金属リチウムの表面の汚染及び他の望ましくない欠陥が、オーバーハング近傍に存在する可能性がある。

［００３７］したがって、金属リチウムと保護層の組成、厚さの非均一性、及び粗さを精密に測定することのできる計測システムに対する必要性が存在する。本明細書に記載されるウェブエッジ計測システムが存在しない場合、アノードエッジの品質を最適化するために、高価な望ましくない試行錯誤が必要とされる。加えて、コーティング高配合アノード設計に基づくトールコーティング事業戦略は、コスト高な破壊的ＳＥＭ断面分析の必要性と、各ロール上での「再作業可能な」長さから高品質のコーティング長さを分離することができないことを考えると、実現可能ではないであろう。

［００３８］本明細書に記載及び説明されるいくつかの実施形態は、従来のロールツーロール（「Ｒ２Ｒ」）計測を改善する。上述のように、放射線同位元素センサ及び他のセンサは、アルカリ金属パターン化ウェブの特徴づけに対する有用性が限定されている。とは言え、いくつかの従来のセンサの態様は、有用であるが、特定の限界を克服する必要がある。

［００３９］そのようなセンサの一種は、線形可変作動変圧器（ＬＶＤＴ）センサである。ＬＶＤＴセンサは、レーザ源、表面、及び受信器間の飛行時間を三角計測し、次いで飛行時間を較正されたコーティングの厚さと相関させる。バッテリコーティングの用途では、コーティングの厚さ及び均一性は、一般に、実時間ウェブレシピの設定点とＬＶＤＴの厚さの測定との間の計算された差に応答して調節される。

［００４０］残念なことに、ＬＶＤＴセンサは、低い解像度に起因するナノスケールの粗さに適さず、またナノスケールの厚さの保護層又は表面汚染の存在を検出するために適さないため、ＬＶＤＴ堆積の厚さの制御だけではアノードのプレリチウム化に不十分である。シリコンアノード上に堆積された金属リチウムコーティングは、金属リチウムコーティングがシリコン及びグラファイト中にインターカレートする際により薄くなることが知られているため、ＬＶＤＴセンサはさらに、アノードのプレリチウム化に適さず、したがって、ＬＶＤＴセンサのみでは、プレリチウム化コーティングを特徴づけるために不十分である。

［００４１］さらに、金属リチウム層の厚さに関してのみ、ＬＶＤＴ堆積の厚さ制御は、固有のウェブ粗動に起因する測定ノイズによって妨げられる。測定ノイズは数的に補償することができるが、ここでも、重要な問題は、一般に多くのＬＶＤＴセンサのスポットサイズより小さい、例えば、０．５ミリメートル未満の、アノードのオーバーハング近傍におけるエッジの特徴づけである。

［００４２］本明細書に記載及び説明されるいくつかの実施形態は、ＬＶＤＴの数的に補償された厚さ測定の恩恵も受ける本発明の光学及び容量ベースの計測システムを使用して、アノードエッジの０．５ミリメートルのオーバーハング近傍でのウェブエッジの特徴づけを提供する。

［００４３］本明細書に記載及び説明される実施形態は、以下の利点のうちの１つ又は複数を含むことができる。金属リチウムは、保護層及び汚染を含め、リチウム化合物から区別することができる。金属リチウム及び保護層コーティングがプレリチウム化アノード及びリチウム金属アノードに適用された後、変色が観察可能である。目視により観察可能なこのような変色は、広帯域スペクトル、例えば、ストロボランプと、狭帯域、例えば、レーザ光源を使用して、精密な非接触式の光学ベースの特徴づけをさらに容易にする機会として、本発明者らにより認められた。

［００４４］急速充電ＥＶ ＬＩＢといったいくつかのセル設計は、さらなるシリコンを必要とし、したがって他のセル設計より多くのリチウムを必要とする。とは言え、ウェブエッジ近傍の過剰な金属リチウムコーティング及び過度な保護は、安全上の問題を呈し、アノードのプレリチウム化の技術経済的利点を損なう。

［００４５］本明細書に記載及び説明される実施形態は、以下の利点のうちの１つ又は複数をさらに含むことができる。過剰な金属リチウム及びデッドリチウムがアノードエッジ及びＥＶアノードのオーバーハングに沿って存在しないことを検証することができる。さらに、コーティングの欠陥、例えば、不十分な金属リチウムの厚さ又は不十分な保護層の厚さを検出することができ、スクラップを最小化するために、ウェブコーティング機を通る第２のパスでウェブを再加工することができる。加えて、本明細書に開示される実施形態は、ウェブの中心又は横方向及び縦方向の他の場所で、ブランケットコーティングの特徴づけのために適合させることができる。例えば、分光分析は、分光モジュールがウェブの横幅全体、例えば、同数のＣＭＯＳピクセルの視野を、但しピクセル当たりミリメートルスケールで得るように調整されている場合、アノード上のリチウムの「飛沫」を検出するために使用することができる。飛沫は一般に再加工できないが、飛沫及び他の欠陥は、いくつかの用途に受容可能なより多い残りのウェブを手動で回収できるように、マッピングすることができる。

［００４６］ＣＥ ＬＩＢの場合、コストを考慮しないＣＥ用途のいくつかのセル設計は、ＥＶ用途には適さない高純度及び特殊材料を用いる。ＣＥアノードの保護層は、空気反応性のみを最小化するよりも洗練された機能的保護層（時に多層の）を生成するために、反応性化学、例えば、自然発火性及び毒性の前駆体を使用して堆積させることができる。開発中であるこのような次世代の保護層の場合、本明細書で記載及び説明される光学要素の利点は、ウェブエッジ（及びＣＥアノードのオーバーハング）近傍の表面組成及びナノスケールの粗さを見分ける能力である。

［００４７］ＥＶ及びＣＥ ＬＩＢの場合、上記のように、変色は、基板とコーティングとの間に「サンドイッチ状に挟まれた」リチウムに観察される。いくつかの実施形態では、計測システムの光学要素は、このようなわずかな変色を検出するように設計される。発明者らは、観察可能な変色（グレー及び白色の種々の陰影を含む）が、ウェブ、プロセス及びコーティング機の正常性の重要な指標であると考える。例えば、観察可能な変色は、コーティング後、時に数時間から数日後、セルアセンブリ及びエージングの直前に起こる目に見える膜の形質変換を定量化することにより、アノードの開発及び製造に援用することができる。

［００４８］いくつかの実施形態では、連続リチウムイオンバッテリ（「ＬＩＢ」）アノードのプレリチウム化及び固体金属アノードの保護のための計測システム及び処理方法が提供される。計測システムは、種々のモジュール及び方法を含む。

［００４９］いくつかの実施形態では、計測システムは、堆積されたままの金属リチウムの粗さ、表面汚染、及び／又は保護層の品質の分光（実時間）分析用の分光計測システムを含む。分光計測システムは、１つ又は複数の広帯域スペクトル光源を含むことができる。広帯域スペクトル光源は、面積（例えば、円形＞

２５ｍｍ又は矩形＞２５ｍｍの幅）鏡面及びスペクトル分析のために使用される。鏡面及びスペクトル分析は、ウェブエッジに沿って集中させることができる。広帯域スペクトル光源は、例えば、アノードがスタートストップ式間欠コーティングを有する場合、一定式又は点滅式にすることができる。

［００５０］分光計測システムは、１つ又は複数の画像センサをさらに含むことができる。１つ又は複数の画像センサは、広帯域スペクトル光源によって照射されたエリア内のＬＩＢアノードに集中させて、反射された放出光を検出することができる。

［００５１］分光計測システムは、画像センサ信号プロセッサをさらに含むことができる。画像センサ信号プロセッサは、鏡面反射強度を、較正された反射率の値に変換する。例えば、高い反射率は、「ミラー様」金属リチウムの終了を示すことができ、低い反射率は、「鈍い」金属リチウムの終了を示すことができる。「ミラー様」金属リチウムの終了は、金属リチウムの上方に望ましくない表面汚染が存在しない、所望の高い金属リチウム純度が存在していることの特徴となりうる。より低い表面粗さは、小さなリチウムイオンクラスタ凝縮及び望ましくない「飛沫」又はリチウムの「再溶融」が存在しない、所望の高い金属リチウム堆積品質が存在していることの特徴となりうる。画像センサ要素は、例えば平均真直度などのエッジ寸法のばらつきを検出するためにも使用することができる。画像センサ信号処理を使用して、スペクトル放射シグネチャーを較正された保護層組成に変換することができる。材料に固有の確立されたスペクトルプロセス制御の範囲を逸脱する反射された光の１つ以上の波長は、有害な保護層プロセスの狂いを示している。コントローラへの計測システムのフィードバックを使用して、堆積パラメータを調整することができる。例えば、低い反射率の値が検出された場合、コントローラは、汚染不良を記録する。汚染不良は、真空空気漏れ、アノードのガス放出、又は他のいずれかの酸素源、水素源、又は窒素源（「Ｏ－Ｈ－Ｎ」）によるものでありうる。計測システムのフィードバックは、オペレータが、廃棄物を最小化するように金属リチウム堆積プロセスを停止又は調節することを可能にする。スペクトルピークが異なる強度を有する場合、例えば、強度のピークが、最小閾値を下回るか、又は異なる波長で起こる場合、例えば、ピークは、最小波長を下回って又は最大波長を上回って「シフト」し、コントローラは保護層の不良を記録する。保護層の不良は、保護層材料源の消耗、例えば、気体又は固体源が消耗したこと、汚染された金属リチウム上への堆積、不均一な（大規模リチウムクラスタ）金属リチウム上への堆積、又は他のいずれかの保護層堆積のプロセスウィンドウの偏差に起因するものであるうる。計測システムのフィードバックは、オペレータが、スクラップを最小化するように、保護層堆積プロセスを調整するか又は終了させることを可能にする。本明細書に記載される分光計測法を使用して、鏡面仕上げ及び複合分光写真の変色をモニタリングすることができる。さらに、プロセス調整又は終了の判断を行う際に使用される材料に固有の波形ライブラリを開発することができる。

［００５２］いくつかの実施形態では、計測システムは、堆積されたままのコーティングの厚さ及び保護層の適用をモニタリングするための、渦電流センサ（ＥＣＳ）ベースの計測システムを含む。計測システムは、変位センサをさらに含むことができる。計測システムは、少なくとも一対の渦電流センサと変位センサとを含むセンサ構造を含むことができる。変位センサは、線形可変作動変圧器（ＬＶＤＴ）粗面計厚さセンサとすることができる。センサ構造は、コーティングシステム内に位置決めされ、堆積されたままの金属リチウム及び保護層コーティングをモニタリングして金属リチウムの厚さゲインを決定することができる。ウェブのコーティングされていない部分、例えば、裸銅の上に位置決めされたＥＣＳからの信号は、ウェブのコーティングされたアノード部分の上に位置決めされた容量センサのＥＣＳ信号からオフセットされるか、又は同ＥＣＳ信号から差し引かれる。このようにして、アノードコーティングのみ（銅箔を含まない）の容量が考慮される。信号は、ＬＶＤＴ粗面計によって測定されるリフトオフディスタンスを使用して、ウェブ粗動についてさらに修正することができる。堆積されたままの金属リチウムのリザーバのミクロンスケールの厚さは、ウェブの幅全体にセンサを位置決めすることにより、ウェブの横方向において測定することができる。所望の測定に応じて、任意の適切な数のセンサを使用することができる。例えば、各堆積源について、渦電流センサ及びＬＶＤＴ厚さセンサの各々の組を、堆積源の前と後ろとに位置決めし、ウェブの横方向における金属リチウムの厚さゲインの測定値を提供することができる。一実施例では、３つの堆積源が存在する場合、渦電流センサ及びＬＶＤＴ厚さセンサの各々の組を堆積源の前と後ろに、合計６個のセンサとして位置決めすることができ、これによりウェブの横方向における３つの金属リチウムの厚さゲインの測定値が提供される。

［００５３］堆積されたままの金属リチウムのリザーバの厚さのミクロンスケールの消耗を、リチウムイオン相互作用にとって好ましい環境における所定の温度でのプレリチウム化後に、ウェブの横方向に測定することができる。金属リチウムのリザーバの厚さのミクロンスケールの消耗を測定することは、次の保護層をいつ堆積させるかを決定することを助ける。プレリチウム化のコンディショニング及びリザーバの厚さのミクロンスケールの消耗の前に又は後で保護層を適用することの１つの利点は、デッドリチウム生成の可能性が最小化されることである。アノード中への金属リチウムのインターカレーションのプロセスが遅いために、金属リチウムのインターカレーションに先立つ保護層の適用は、金属リチウムを表面上に捕捉することができる。したがって、金属リチウムのリザーバを制御下で安定化及びアノード中にインターカレートした後で保護層を適用することが好ましい。

［００５４］いくつかの実施形態では、計測システムは、偏光構造光（ＰＳＬ）発生器及び画像センサを含む。ＰＳＬ発生器及び画像センサは、金属リチウムのエッジ仕上がり度をモニタリングするように構成することができる。計測システムは、ＰＳＬ発生器及び画像センサを含むセンサ構造を含む。センサ構造は、アノードの１つ又は複数のエッジ上に集中させることができる。センサ構造は、金属リチウム源及び保護層コーティング源の後ろに位置決めすることができる。ＰＳＬ発生器は、三次元アノードエッジ上に狭帯域の光を投射することができる。三次元アノードエッジ近傍のコーティングは、一般に、反射された偏光を散乱及び脱偏光させる固有のナノスケールの粗さを有する。散乱及び脱偏光された光は、画像センサによって記録される。２つの参照波間の対比及びアノードからの放射は、偏光源に比例する粗さを算出するために使用される。一実施例では、偏光源は、レーザ源、例えば、４８８ナノメートルのレーザ源とすることができる。

［００５５］近位及び遠位における堆積されたままの金属リチウムの形状寸法は、ウェブ長に沿って、連続的に又は間欠的に記録される。構造光は、視野をエッジまで狭めることにより、従来のレーザ粗面計を補完することができる（プレリチウム化アノードのグラファイトステップの内側又は外側と、リチウム金属アノードのリチウムのみのステップの内側又は外側）。本明細書に記載される実施形態に使用することのできるレーザ粗面計の例には、幅７．５ｍｍ以内のアノードエッジ仕上がり度を測定することができ、両軸について０．３μｍ以内のエッジの厚さ（Ｚ軸）及び真直度（Ｘ軸）の再現性を有するキーエンスＬＪ－Ｘ８０２０、並びに幅１０ｍｍ以内のアノードのエッジ仕上がり度を測定することができ、両軸について０．２μｍ以内のエッジの厚さ及び真直度の再現性を有するキーエンスＣＬ－ＰＴ０１０が含まれる。偏光構造光は、従来の粗面計を使用して決定された、ドラムの揺れを補償した厚さの測定値の恩恵を受け、アノードのオーバーハング近傍のコーティング領域の内側又は外側のナノスケールの粗さを提供することにより、視野を引き締める。

［００５６］プレリチウム化アノードでは、金属リチウムがスラリキャスティングアノードコーティングの外側にある場合、コントローラはコーティングの不良を記録する。感知スポットを圧延アニーリング（ＲＡ）又は電気堆積（ＥＤ）された銅に集中させている場合、スラリキャスティングアノード外側の金属リチウムを検出することができる。リチウム金属アノードでは、金属リチウムが好ましいコーティング境界の外側にある場合、コントローラは、コーティング不良し、処理を終了させることができる。好ましいコーティング設置面積の外側の金属リチウムコーティングを再加工又は除去することは困難であることがあるため、コントローラは、コーティング仕様に適合するウェブの部分の回収を容易にするために、コーティング不良を記録することができる。

［００５７］プレリチウム化アノード及びリチウム金属アノードでは、好ましいコーティング境界の内側の金属リチウムの品質が薄すぎる及び／又は粗すぎる場合、コントローラは、コーティング不良を記録してコーティングレシピを調整することができる。大部分のＰＶＤシステムでは、エッジ仕上がり度は、従来の（加熱された）温度制御されたマスクライナーを使用して制御される。しかしながら、マスクライナーが熱すぎる場合、エッジに対する直接放射線は最適を超え、金属リチウムコーティングは再融解する可能性があり、表面粗さが増加する一方で全体の厚さが減少する。したがって、ＰＳＬ及び粗面計が高いエッジ粗さ又はエッジの薄化を示す場合、温度制御されたマスクは、能動的に流体冷却するか又はヒータ電力を調節して、マスクの温度を比例的に低下させることができる。

［００５８］プレリチウム化アノード及びリチウム金属アノードでは、金属リチウムの厚さが薄く滑らかすぎる場合、コントローラは、コーティング不良を記録し、コーティングレシピの調整を試みる。大部分のＰＶＤシステムでは、コーティングの厚さは、蒸気源温度、ウェブ速度、及びウェブの間隙の圧力によって決定される。ウェブ速度が高すぎるか、又は蒸気源温度が低すぎる場合、コーティングは薄すぎる場合がある。したがって、ＰＳＬ及び粗面計が、エッジの薄化による低いエッジ粗さを示す場合、蒸気電源を増加させることができる及び／又はウェブ速度を低下させることができる。

［００５９］本明細書に記載されるいくつかの実施形態を実行することのできる特定の基板は限定されないが、例えば、ウェブベースの基板、パネル、及びディスクリートシートを含む、フレキシブル基板上で実施形態を実行することが特に有益であることに留意されたい。基板は、箔、膜、薄板の形態とすることもできる。

［００６０］また、本明細書に記載される実施形態内部に使用されるフレキシブル基板又はウェブは、一般に、屈曲可能であるという点において特徴づけることができることに留意されたい。用語「ウェブ」は、用語「ストリップ」又は用語「フレキシブル基板」と同意語として使用することができる。例えば、本明細書の実施形態において記載されるウェブは箔とすることができる。

［００６１］基板が垂直に配向された基板であるいくつかの実施形態では、垂直に配向された基板は垂直面に対して角度を付けることができることにさらに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、基板は、垂直面から約１度から約２０度の間で角度をつけることができる。基板が水平に配向された基板であるいくつかの実施形態では、水平に配向された基板は、水平面に対して角度を付けることができる。例えば、いくつかの実施形態では、基板は、水平面から約１度から約２０度の間で角度をつけることができる。本明細書で使用される「垂直」という用語は、フレキシブル導電性基板の主要面又は堆積面が水平に対して直交していることと定義される。本明細書で使用される「水平」という用語は、フレキシブル導電性基板の主要面又は堆積面が水平に対して平行であることと定義される。

［００６２］本開示において、「ロール」又は「ローラ」は、処理システム内に基板が存在する間に基板（又は基板の一部）が接触することのできる表面を提供するデバイスとして理解できることに、さらに留意されたい。本明細書で言及される「ロール」又は「ローラ」の少なくとも一部は、処理される基板又は既に処理された基板に接触するための円形様の形状を含むことができる。いくつかの実施形態では、「ロール」又は「ローラ」は、円筒形又は実質的に円筒形の形状を有することができる。実質的に円筒形の形状は、真っ直ぐな長手方向軸を中心に形成することができるか、又は屈曲した長手方向軸を中心に形成することができる。いくつかの実施形態によれば、本明細書に記載される「ロール」又は「ローラ」は、フレキシブル基板と接触するように適合させることができる。例えば、本明細書で言及される「ロール」又は「ローラ」は、基板が処理される間（例えば堆積プロセスの間）又は基板が処理システム内に存在する間に基板をガイドするように適合されたガイドローラ、コーティングされる基板に規定の張力を提供するように適合されたスプレッダローラ、規定された移動経路に従って基板を偏向させるための偏向ローラ、処理の間に基板を支持するための処理ローラ、例えばコーティングローラ又はコーティングドラムといった処理ドラム、調整ローラ、供給ロール、又は回収ロールなどとすることができる。本明細書に記載される「ロール」又は「ローラ」は、金属を含むことができる。１つ又は複数の実施形態では、基板と接触させるローラデバイスの表面は、コーティングされるそれぞれの基板のために適合させることができる。さらに、いくつかの実施形態によれば、本明細書に記載されるローラは、特に二重軸受ローラアーキテクチャを有する低摩擦ローラ軸受に取り付けることができると理解されたい。したがって、本明細書に記載される輸送装置のローラの平行度を達成することができ、基板輸送中に、横方向の基板の「揺動」を排除することができる。

［００６３］図１は、１つ又は複数の本明細書に記載される実施形態によって形成された可撓性層スタック１００の一実施例の概略断面図である。可撓性層スタック１００は、ストリップコーティングプロセスにより形成することができる。可撓性層スタック１００は、本明細書に記載される計測システムを使用して形成することができる。可撓性層スタック１００は、リチウム金属アノード構造とすることができる。図１に示される可撓性層スタック１００は、上に複数の膜スタック１１２ａ～ｄ（集約的に１１２）が形成されている連続するフレキシブル基板１１０を含む。各膜スタック１１２ａ～ｄは１つのストリップを画定し、このストリップは、隣り合う膜スタック１１２ａ～ｄによって形成されたストリップから分離されている。例えば、第１の膜スタック１１２ａは、堆積された材料の第１のストリップを画定し、第２の膜スタック１１２ｂは、堆積された材料の第２のストリップを画定し、第３の膜スタック１１２ｃは、材料の第３のストリップを画定し、第４の膜スタック１１２ｄは、材料の第４のストリップを画定する。膜スタック１１２ａ～ｄのパターンは、連続するフレキシブル基板１１０の近端１１３に沿って露出した連続するフレキシブル基板１１０のコーティングされていないストリップと、連続するフレキシブル基板１１０の遠端１１７に沿ったコーティングされていないストリップと、堆積された材料の第１のストリップ１１２ａと堆積された材料の第２のストリップ１１２ｂとの間に画定されるコーティングされていないストリップ１１５を残している。

［００６４］各膜スタック１１２ａ～ｄは、第１の層１２０ａ～ｄ（集約的に１２０）と第２の層１３０ａ～ｄとを含む。図１に示される可撓性層スタック１００は、連続するフレキシブル基板１１０の両面に層を２つずつ有しているが、当業者であれば、可撓性層スタック１００が、図１に示されるように、連続するフレキシブル基板１１０、第１の層１２０、及び／又は第２の層１３０の上、下及び／又はそれらの間に提供されうる、それよりも多い又は少ない数の層を含みうることを理解するであろう。両面構造として示されているが、当業者であれば、可撓性層スタック１００が、連続するフレキシブル基板１１０、第１の層１２０、及び第２の層１３０を有する片面構造でもよいことを理解するであろう。

［００６５］本明細書に記載されるいくつかの実施例によれば、連続するフレキシブル基板１１０は第１の材料を含むことができる、及び／又は第１の層１２０は第２の材料を含むことができる。さらに、第２の層１３０は、第３の材料を含むことができる。例えば、第１の材料は、導電性材料、一般に、銅（Ｃｕ）又はニッケル（Ｎｉ）といった金属とすることができる。さらに、連続するフレキシブル基板１１０は、１つ又は複数のサブ層を含むことができる。第２の材料は、融解温度の低い金属、例えば、リチウムなどのアルカリ金属とすることができる。第３の材料は、融解温度の低い金属を保護するように動作可能な保護膜又は間紙膜とすることができる。

［００６６］概して、角柱状セルでは、タブが、電流コレクタと同じ材料で形成され、スタックの製造中に形成されうるか、又は後で付加されうる。いくつかの実施形態では、図１に示されるように、電流コレクタは膜スタックを越えて延び、スタックを越えて延びる電流コレクタの部分はタブとして使用されうる。例えば、連続するフレキシブル基板１１０の近端１１３に沿って露出した連続するフレキシブル基板１１０のコーティングされていないストリップ、連続するフレキシブル基板１１０の遠端１１７に沿ったコーティングされていないストリップ、及び第１の膜スタック１１２ａと第２の膜スタック１１２ｂとの間に画定されるコーティングされていないストリップ１１５のいずれかを使用してタブを形成することができる。

［００６７］本明細書に記載されるいくつかの実施例によれば、連続するフレキシブル基板１１０は、約２５μｍ以下、一般に２０μｍ以下、具体的には１５μｍ以下、及び／又は一般に３μｍ以上、具体的には５μｍ以上の厚さを有することができる。連続するフレキシブル基板１１０は、意図した機能を提供するために十分に厚く、かつ可撓性であるために十分に薄くすることができる。具体的には、連続するフレキシブル基板１１０は、連続するフレキシブル基板１１０がその意図した機能を依然として提供することができるように、可能な限り薄くすることができる。

［００６８］本明細書に記載されるいくつかの実施例によれば、第１の層１２０は、１０μｍ以下、一般に８μｍ以下、有利には７μｍ以下、具体的には６μｍ以下、特定に５μｍ以下の厚さを有することができる。いくつかの実施例によれば、第１の層１２０の厚さは４μｍ以下、又は３μｍ以下、又は２μｍ以下とすることができる。

［００６９］本明細書に記載されるいくつかの実施例によれば、第２の層１３０は、１０μｍ以下、一般に８μｍ以下、有利には７μｍ以下、具体的には６μｍ以下、特に５μｍ以下の厚さを有することができる。いくつかの実施例によれば、第２の層１３０の厚さは、４μｍ以下、又は３μｍ以下、又は２μｍ以下とすることができる。

［００７０］図１に示される可撓性層スタック１００は、例えば、二次電池の／二次電池用の負電極、例えばリチウムバッテリの／リチウムバッテリ用の負電極又はアノードとすることができる。本明細書に記載されるいくつかの実施例によれば、リチウムバッテリ用の可撓性負電極は、連続するフレキシブル基板１１０を含み、この連続するフレキシブル基板１１０は、銅を含み、かつ１０μｍ以下、一般に８μｍ以下、有利には７μｍ以下、具体的には６μｍ以下、特に５μｍ以下の厚さを有する電流コレクタとすることができる。可撓性負電極は、リチウムを含み、５μｍ以上及び／又は１５μｍ以下の厚さを有する第１の層１２０と、５μｍ以上及び／又は１５μｍ以下の厚さを有する保護膜を含む第２の層１３０とをさらに含む。

［００７１］図２は、本明細書に記載される１つ又は複数の実施形態によって形成された可撓性層スタック２００の別の実施例の概略断面図である。可撓性層スタック２００は、図１に示される可撓性層スタック１００に類似している。可撓性層スタック２００は、ストリップコーティングプロセスにより形成することができる。可撓性層スタック２００は、本明細書に記載される計測システムを使用して形成することができる。可撓性層スタック２００は、プレリチウム化アノード構造とすることができる。図２に示される可撓性層スタック２００は、上に複数の膜スタック２１２ａ～ｄ（集約的に２１２）が形成されている連続するフレキシブル基板１１０を含む。各膜スタック２１２ａ～ｄは１つのストリップを画定し、このストリップは、隣り合う膜スタック２１２ａ～ｄによって形成されるストリップから分離されている。各膜スタック２１２ａ～ｄは、連続するフレキシブル基板１１０と第１の層１２０との間にサンドイッチ状に挟まれた第３の層２１０ａ～ｄ（集約的に２１０）をさらに含む。第３の層２１０は、第４の材料を含むことができる。第３の層２１０は、約１０μｍから約２００μｍ（例えば、約１μｍから約１００μｍ、約１０μｍから約３０μｍ、約２０μｍから約３０μｍ、約１μｍから約２０μｍ、又は約５０μｍから約１００μｍ）の厚さを有することができる。第４の材料は、グラファイト、シリコン、シリコン含有グラファイト、リチウム金属、リチウム金属箔若しくはリチウム合金箔（例えばリチウムアルミニウム合金）、又はリチウム金属及び／又はリチウム合金と、カーボン（例えばコークス、グラファイト）、ニッケル、銅、スズ、インジウム、シリコン、これらの酸化物、又はこれらの組み合わせといった材料との混合物から構成されるアノード材料を含むことができる。第４の材料は、バインダー材料をさらに含むことができる。例えば、第１の材料は、導電性材料、一般に、銅（Ｃｕ）又はニッケル（Ｎｉ）といった金属とすることができる。第４の材料は、グラファイト、シリコン、又はシリコン含有グラファイトとすることができる。第３の材料は、融解温度の低い金属、例えば、リチウムなどのアルカリ金属とすることができる。第３の材料は、融解温度の低い金属を保護するように動作可能な保護膜間紙膜とすることができる。

［００７２］図３は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による１つ又は複数の計測モジュールを組み込んだフレキシブル基板コーティングシステムの概略側面図である。フレキシブル基板コーティングシステム３００は、第１の計測モジュール３７０と、任意で第２の計測モジュール３８０とを含む。第１の計測モジュール３７０は、分光計測モジュール、容量ベースの計測モジュール、又は厚さ計測モジュールのうちの少なくとも１つとすることができる。第２の計測モジュール３８０は、分光計測モジュール、容量ベースの計測モジュール、又は厚さ計測モジュールのうちの少なくとも１つとすることができる。一実施例では、第１の計測モジュール３７０は厚さ計測モジュールであり、第２の計測モジュール３８０は分光計測モジュールである。厚さ計測モジュールは、連続するフレキシブル基板上の、堆積された材料の厚さを測定するように構成することができる。分光計測モジュールは、表面粗さ、表面汚染、及び保護層の品質のうちの少なくとも１つを測定するように構成することができる。

［００７３］フレキシブル基板コーティングシステム３００は、本明細書に記載される実施形態によるリチウム含有アノード膜スタックを製造するために適合された、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓによって製造されるＳＭＡＲＴＷＥＢ（登録商標）システムとすることができる。フレキシブル基板コーティングシステム３００は、リチウム含有アノードを製造するため、特にリチウム含有アノード用の膜スタック、例えば、可撓性層スタック１００及び可撓性層スタック２００のために使用することができる。フレキシブル基板コーティングシステム３００は、リチウム含有アノードを製造するための処理動作の一部又は全部を実施することのできる共通処理環境３０１を含む。一実施例では、共通処理環境３０１は、真空環境として動作可能である。別の実施例では、共通処理環境３０１は、不活性ガス環境として動作可能である。

［００７４］フレキシブル基板コーティングシステム３００は、連続するフレキシブル基板を供給するための送り出しモジュール３０２、連続するフレキシブル基板を処理するための処理モジュール３０４、及び連続するフレキシブル基板を回収するための巻き取りモジュール３０８を含むロールツーロールシステムとして構成される。処理モジュール３０４は、共通処理環境３０１を画定するチャンバ本体３０５を含む。

［００７５］いくつかの実施形態では、処理モジュール３０４は、順番に配置された複数の処理モジュール又はサブチャンバ３１０、３２０、３３０を含み、モジュールまたはチャンバの各々は、連続するフレキシブル基板１１０又は材料のウェブに対して１つの処理動作を実施するように構成される。一実施例では、図３に示されるように、サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、コーティングドラム３５５の周りに放射状に配置される。加えて、放射状以外の配置が考慮される。例えば、別の実施形態では、サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、線形構成に位置決めすることができる。サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、間仕切り壁３１２ａ～３１２ｄ（集約的に３１２）によって分離される。例えば、第１のサブチャンバ３１０は、間仕切り壁３１２ａ及び３１２ｂによって画定され、第２のサブチャンバ３２０は、間仕切り壁３１２ｂ及び３１２ｃによって画定され、第３のサブチャンバ３３０は、間仕切り壁３１２ｃ及び３１２ｄによって画定される。一実施例では、サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、間仕切り壁３１２により、狭い弓形の間隙を除いて閉鎖される。サブチャンバ３１０、３２０、３３０は各々が単一の堆積源を有するものとして図示されているが、各サブチャンバ３１０～３３０は、各々が別個の堆積源を含む２つ以上の区画に分けることができる。区画は、コーティングドラム３５５の上への堆積を可能にする狭い開口部を除いて、隣の区画に対して閉鎖又は隔離されうる。

［００７６］いくつかの実施形態では、サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、スタンドアロンモジュール式のサブチャンバであり、各モジュール式処理チャンバは、他のモジュール式サブチャンバから構造的に分離されている。したがって、スタンドアロンモジュール式サブチャンバの各々は、互いに影響を及ぼすことなく配置、再配置、交換、又は維持することができる。３つのサブチャンバ３１０、３２０、３３０が示されているが、任意の数のサブチャンバがフレキシブル基板コーティングシステム３００に含まれてよいことを理解されたい。

［００７７］サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、フレキシブル基板コーティングシステム３００が本明細書に記載及び説明される実施形態に従ってリチウム含有アノード膜スタックを堆積させることを可能にする任意の適切な構造、構成、配置、及び／又は構成要素を含むことができる。例えば、限定されないが、サブチャンバは、コーティング源、電源、個々の圧力制御装置、堆積制御システム、及び温度制御装置を含む適切な堆積システムを含みうる。いくつかの実施形態では、サブチャンバ３１０、３２０、３３０には、個別のガス供給部が設けられる。本明細書に記載されるように、サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、一般に、互いから分離されて良好なガス分離を提供する。３つのサブチャンバ３１０、３２０、３３０が示されているが、処理モジュール３０４が処理の必要性に応じて任意の数のサブチャンバを含みうることを理解されたい。例えば、フレキシブル基板コーティングシステム３００は、限定しないが、３、６、又は１２のサブチャンバを含むことができる。

［００７８］サブチャンバ３１０、３２０、３３０の各々は、１つ又は複数の堆積源を含むことができる。例えば、第１のサブチャンバ３１０は第１の堆積源３１３を含み、第２のサブチャンバ３２０は第２の堆積源３１５を含み、第３のサブチャンバ３３０は第３の堆積源３１７を含む。一般に、本明細書に記載される１つ又は複数の堆積源は、ＣＶＤ源、ＰＥＣＶＤ源、及び種々のＰＶＤ源の群から選択することのできる電子ビーム源及び追加源を含む。例示的なＰＶＤ源には、スパッタリング源、電子ビーム蒸発源、及び熱蒸発源が含まれる。１つ又は複数の実施形態では、蒸発源はリチウム（Ｌｉ）源である。さらに、蒸発源は、２つ以上の金属の合金とすることもできる。堆積される材料（例えば、リチウム）は、るつぼ内に提供することができる。リチウムは、例えば、熱蒸発技術によって又は電子ビーム蒸発技術によって蒸発させることができる。

［００７９］一実施例では、第１の堆積源３１３はスパッタリング源であり、第２の堆積源３１５は電子ビーム蒸発源であり、第３の堆積源３１７は熱蒸発源である。

［００８０］いくつかの実施形態では、サブチャンバ３１０、３２０、３３０は、連続するフレキシブル基板１１０の両側を処理するように構成される。フレキシブル基板コーティングシステム３００は、水平に配向された連続するフレキシブル基板１１０を処理するように構成されるが、フレキシブル基板コーティングシステム３００は、異なる配向に位置決めされた基板を処理するように構成することができ、例えば、連続するフレキシブル基板１１０は、垂直に配向することができる。いくつかの実施形態では、連続するフレキシブル基板１１０は、可撓性の導電性基板である。いくつかの実施形態では、連続するフレキシブル基板１１０は、１つ又は複数の層が上に形成されている導電性基板を含む。いくつかの実施形態では、導電性基板は銅基板である。

［００８１］いくつかの実施形態では、フレキシブル基板コーティングシステム３００は、基板輸送構造３５２を含む。基板輸送構造３５２は、サブチャンバ３１０、３２０、３３０を通過させて連続するフレキシブル基板１１０を移動させることのできる任意の搬送機構を含むことができる。基板輸送構造３５２は、巻き取りモジュール３０８内に位置決めされた共通回収リール３５４と、処理モジュール３０４内に位置決めされたコーティングドラム３５５と、送り出しモジュール３０２内に位置決めされたフィードリール３５６とを含むロールツーロールシステムを含むことができる。回収リール３５４、コーティングドラム３５５、及びフィードリール３５６は、個別に加熱されうる。回収リール３５４、コーティングドラム３５５及びフィードリール３５６は、各リール又は外部熱源の中に位置決めされた内部熱源を使用して個別に加熱することができる。基板輸送構造３５２は、回収リール３５４、コーティングドラム３５５、及びフィードリール３５６の間に位置決めされた１つ又は複数の補助搬送リール３５３ａ、３５３ｂをさらに含むことができる。一態様によれば、１つ又は複数の補助搬送リール３５３ａ、３５３ｂ、回収リール３５４、コーティングドラム３５５、及びフィードリール３５６のうちの少なくとも１つは、モータによって駆動及び回転することができる。

［００８２］いくつかの実施形態では、第１の計測モジュール３７０は、複数のサブチャンバ３１０、３２０、３３０の下流、及び回収リール３５４の上流に位置決めされる。いくつかの実施形態では、図３に示されるように、第１の計測モジュール３７０は、処理モジュール３０４内に位置決めされる。第１の計測モジュール３７０には他の位置も考慮される。一実施例では、第１の計測モジュール３７０は、巻き取りモジュール３０８内に位置決めすることができる。別の実施例では、第１の計測モジュール３７０は、別個のモジュール内に配置され、別個のモジュールは、処理モジュール３０４と巻き取りモジュール３０８との間に位置決めされる。

［００８３］いくつかの実施形態では、第２の計測モジュール３８０は、複数のサブチャンバ３１０、３２０、３３０の下流、及び回収リール３５４の上流に位置決めされる。いくつかの実施形態では、図３に示されるように、第２の計測モジュール３８０は、処理モジュール３０４内に位置決めされる。第２の計測モジュール３８０には他の位置も考慮される。一実施例では、第２の計測モジュール３８０は、巻き取りモジュール３０８内に位置決めすることができる。別の実施例では、第２の計測モジュール３８０は、別個のモジュール内に配置され、別個のモジュールは、処理モジュール３０４と巻き取りモジュール３０８との間に位置決めされる。

［００８４］フレキシブル基板コーティングシステム３００は、異なるサブチャンバ３１０、３２０、３３０を通過させて連続するフレキシブル基板１１０を移動させるための、フィードリール３５６と回収リール３５４とを含む。動作中、連続するフレキシブル基板１１０は、矢印３０９が示す基板進行方向によって示されるように、フィードリール３５６から巻き出される。連続するフレキシブル基板１１０は、１つ又は複数の補助搬送リール３５３ａ、３５３ｂを介してガイドすることができる。連続するフレキシブル基板１１０が、例えば、連続するフレキシブル基板１１０の配向の精密な調整により、連続するフレキシブル基板１１０の適正な走行を制御する１つ又は複数の基板ガイド制御ユニット（図示せず）によってガイドされることも可能である。

［００８５］フィードリール３５６からほどかれて、補助搬送リール３５３ａの上を走行した後、連続するフレキシブル基板１１０は、コーティングドラム３５５に設けられた、１つ又は複数の堆積源３１３、３１５、及び３１７の位置に対応する堆積エリアを通って移動する。１つ又は複数の堆積源３１３、３１５、及び３１７を通過した後、処理された連続するフレキシブル基板１１０は次いで、堆積された材料の厚さ及び品質を決定することのできる第１の計測モジュール３７０及び第２の計測モジュール３８０を通過する。

［００８６］動作中、コーティングドラム３５５は、矢印３０９が表す進行方向にフレキシブル基板が移動するように、軸３５１の周りを回転する。

［００８７］フレキシブル基板コーティングシステム３００は、フレキシブル基板コーティングシステム３００の種々の面を制御するように動作可能なシステムコントローラ３６０をさらに含む。システムコントローラ３６０は、フレキシブル基板コーティングシステム３００の制御及び自動化を容易にし、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及びサポート回路（又はＩ／Ｏ）を含むことができる。ＣＰＵに命令するためのソフトウエア命令及びデータを、コード化し、メモリに記憶させることができる。システムコントローラ３６０は、フレキシブル基板コーティングシステム３００の構成要素のうちの１つ又は複数と、例えばシステムバスを介して通信することができる。システムコントローラ３６０によって読み取り可能なプログラム（又はコンピュータ命令）は、どのタスクが基板上で実施可能であるかを決定する。いくつかの態様では、プログラムは、システムコントローラ３６０によって読み取り可能なソフトウエアであり、これは、マルチセグメントリングの取り外し及び交換を制御するためのコードを含むことができる。システムコントローラ３６０は単一のシステムコントローラとして図示されているが、本明細書に記載される態様に複数のシステムコントローラが使用できることを理解されたい。

［００８８］図４は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による第２の計測モジュール３８０を組み込んだ、図３のフレキシブル基板コーティングシステム３００の一部分の透視図である。第２の計測モジュール３８０は、フレキシブル基板コーティングシステム３００に使用することができる。図示の第２の計測モジュール３８０は、連続するフレキシブル基板１１０が上に配置されたフレキシブル基板コーティングシステム３００のコーティングドラム３５５と、第３のサブチャンバ３３０と隣り合っている。フレキシブル基板コーティングシステム３００の一部として図示されているが、第２の計測モジュール３８０は、他のコーティングシステムに使用することができる。

［００８９］いくつかの実施形態では、第３のサブチャンバ３３０は、エッジシールド４３０又はマスクが上に位置決めされているサブチャンバ本体４２０によって画定される。第３のサブチャンバ３３０は、第３の堆積源３１７ａ～３１７ｄ（集約的に３１７）のうちの複数を含む。第３の堆積源３１７ａ～３１７ｄの各々は、蒸発した材料４１８ａ～４１８ｄ（集約的に４１８）の煙柱を放出し、煙柱は連続するフレキシブル基板１１０に引き付けられて、堆積された材料４４０のパターン化された膜が、連続するフレキシブル基板１１０上に形成される。エッジシールド４３０は１つ又は複数の開孔を含み、開孔は、連続するフレキシブル基板１１０上に堆積される、蒸発した材料のパターンを画定する。一実施例では、エッジシールド４３０は、２つの開孔４３２ａ、４３２ｂ（集約的に４３２）を含む。図４に示されるように、エッジシールド４３０は、連続するフレキシブル基板１１０上に、堆積された材料４４０のパターン化された膜を画定する。堆積された材料４４０のパターン化された膜は、ともに連続するフレキシブル基板１１０の矢印３０９が示す基板進行方向に延びる、堆積された材料４４２ａの第１のストリップと堆積された材料４４２ｂの第２のストリップとを含む。エッジシールド４３０は、連続するフレキシブル基板１１０の近端４４３ に沿ったコーティングされていないストリップ、連続するフレキシブル基板１１０の遠端４４５に沿ったコーティングされていないストリップ、及び堆積された材料４４２ａの第１のストリップと堆積された材料４４２ｂの第２のストリップとの間に画定されるコーティングされていないストリップ４４７を残す。一実施例では、第１の開孔４３２ａが、堆積された材料４４２ａの第１のストリップを画定し、第２の開孔４３２ｂが、堆積された材料４４２ｂの第２のストリップを画定する。

［００９０］第２の計測モジュール３８０は、第１のモジュール本体４６０に配置された複数の非接触センサ４６２ａ～４６２ｃを含む。いくつかの実施形態では、図４に示されるように、複数の非接触センサ４６２ａ～４６２ｃが、矢印３０９が表す進行方向に直交する、矢印４５０が表す横方向に沿って並んで位置決めされる。複数の非接触センサ４６２ａ～４６２ｃを、矢印４５０が表す横方向に沿って位置決めすることにより、センサは、連続するフレキシブル基板１１０の幅全体をモニタリングすることができる。複数の非接触センサ４６２ａ～４６２ｃは、任意の数の画像センサ、渦電流センサ（ＥＣＳ）、及び／又は厚さセンサを含むことができる。

［００９１］図５は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による分光計測モジュール５００を示している。分光計測モジュール５００は、コーティングシステム、例えば図３及び図４に示されるフレキシブル基板コーティングシステム３００内で用いることができる。一実施例では、分光計測モジュール５００は、第１の計測モジュール３７０が占める位置に位置決めすることができる。別の実施例では、分光計測モジュール５００は、第２の計測モジュール３８０が占める位置に位置決めされる。

［００９２］分光計測モジュール５００は、センサ構造５０５を含む。センサ構造５０５は、図５に示されるハウジング５７２によって画定される大気区画５７０内に位置決めすることができる。ハウジング５７２は、少なくとも１つの窓５１０ａ、５１０ｂ、及び５１０ｃ（集約的に５１０）を含む。３つの窓５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃが示されているが、３つより多い又は少ない窓５１０が使用できることを理解されたい。窓５１０の数は、一般に、センサ構造５０５内部の非接触センサの数に対応する。窓５１０は、コーティングシステム内部の処理化学物質に耐えることのできる任意の適切な材料から構成することができると共に、光学センサが堆積された材料をモニタリングすることを可能にする。大気区画５７０は、コーティングシステム、例えば、フレキシブル基板コーティングシステム３００内部に適合する大きさにすることができる。

［００９３］いくつかの実施形態では、センサ構造５０５は、ストロボランプ５０３と、それぞれ異なる組の光学系５０１ａ、５０１ｂ、及び５０１ｃ，（集約的に５０１）を含む。３組の光学系５０１ａ、５０１ｂ、及び５０１ｃが示されているが、３組より多い又は少ない光学系を使用できることを理解されたい。光学系５０１の各組は、レンズ５０２、ビームスプリッタ５０４、集光レンズ５０６、及びコリメーティングレンズ５０８を含む。光学系５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃは、異なる位置の連続するフレキシブル基板１１０の上に位置決めされて、それぞれ別個の二次元画像 ５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃを捕捉する。センサ構造５０５は、波長分散要素として機能する分光回折格子５１２又はプリズムをさらに含む。光チャネリング要素５１６のアレイ５１４は、レンズ５０８によって形成された画像の個々の画像要素（ピクセル）を、分光回折格子５１２の線形スリット５２０に沿ったそれぞれの位置にマッピングする。以下に記載されるように、光チャネリング要素５１６のアレイ５１４は、種々の方法、例えば、光ファイバケーブルの束（この場合、各光チャネリング要素５１６は光ファイバである）又は微小レンズのアレイ（この場合、各光チャネリング要素５１６は微小レンズである）で実装することができる。図５に示される実施形態では、アレイ５１４は、連続するフレキシブル基板１１０からの画像要素５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ（集約的に５２３）のアレイを含む二次元画像５２２を、線形スリット５２０に沿った画像要素の順序付けされたラインにマッピングする。各画像要素５２３は、光チャネリング要素５１６のうちの対応する１つによって捕捉される。

［００９４］いくつかの実施形態では、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイなどのイメージャアレイ５３０は、分光回折格子５１２によって形成された分光画像を捕捉する。レンズアセンブリ５３２として表されているレンズアセンブリは、分光回折格子５１２からの光を、イメージャアレイ５３０上に集束させる。イメージャアレイ５３０上の画像は、列インデックス番号「ｉ」に従ってピクセル５３６の列５３４に順番に並べられる。各列５３４は、光チャネリング要素５１６のうちのそれぞれの１つの光から形成される。図５に示されるように、各列５３４の個々のピクセル５３６は、波長、λが短い順に整列される。したがって、捕捉された二次元画像５２２内の各画像要素５２３は、イメージャアレイ５３０上のピクセル５３６の列５３４にマッピングされ、各列５３４は、１つの画像要素５２３の分光画像を構成する。図５の実施形態では、アレイ５１４内に、レンズ５０８に対向する光チャネリング要素５１６の３つの行（行１、行２、及び行３とラベル付けされている）が存在し、レンズアセンブリ５３２は、３つの行が、イメージャアレイ５３０を横切って左から右に順番に並ぶように光を集束し、各画像要素５２３は、イメージャアレイ５３０上で波長分散列にマッピングされる。イメージャアレイ５３０に保持される画像データは、システムコントローラ３６０の一部とすることのできる画像プロセッサ５５０に供給される。画像プロセッサ５５０は、データから、光チャネリング要素５１６のうちのいずれの１つが、連続するフレキシブル基板１１０の目的の均質な領域の上にのみ整列されるかを推定し、それらの出力を組み合わせて強化されたスペクトルを生成する。スペクトル分析プロセッサ５６０は、システムコントローラ３６０の一部とすることができ、強化されたスペクトルを分析して、可撓性材料の連続シートのその均質な領域の特性（例えば、膜厚）の測定値を提供する。

［００９５］図５に示されるように、光チャネリング要素５１６の異なる行（行１、行２、及び行３とラベル付けされている）は、それぞれ異なる組の光学系５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃに別々に連結される。光学系５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃは、異なる位置の連続するフレキシブル基板１１０の上に位置決めされて、それぞれ別個の二次元画像 ５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃを捕捉する。共通ストロボ光５０３は、光学系５０１ａ、５０１ｂ、及び５０１ｃを照射する。図５の実施形態を使用して、連続するフレキシブル基板１１０の広い間隔を空けて配置された異なるゾーンで同時測定を行うことができる。

［００９６］図６は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による処理シーケンス６００のフロー図である。処理シーケンス６００は、分光計測モジュール、例えば、図５に示される分光計測モジュール５００を使用して実施することができる。分光計測モジュール５００は、コーティングシステム、例えば図３及び図４に示されるフレキシブル基板コーティングシステム３００内に位置決めすることができる。

［００９７］動作６１０において、センサ構造５０５を通過させて連続するフレキシブル基板１１０を搬送する間に、ストロボランプ５０３を、規定の視野内で一度点滅させる。動作６２０では、その結果得られた視野内の各画像要素におけるスペクトル分布を記録する。動作６３０では、分布の各対を比較し、それらが類似しているかどうかを決定する。類似性の決定は、平均二乗誤差、誤差絶対値和又は分散量の和といった従来の計算の計算に基づくものとすることができる。プロセッサは次いで、分布を、互いに類似する分布のグループにグループ化する。次に、グループを、各グループに含まれる分布の数によって分類する。動作６４０では、ｎ個の最大グループを確認する。ここで、ｎは、視野内部の可撓性材料の連続シートの内部均一領域の数であるか、又はそれより小さい数である。一実施例では、いずれか２つの分布間における類似性の存在は、それらの間の分散量の和が所定の閾値より小さいときは常に、動作６３０において推測されうる。この所定の閾値は、動作６３０で見出されたグループの数、ｎが、センサの視野内部の均質領域の数と一致するまで、試行錯誤の手順において変更可能である。動作６５０では、プロセッサは、動作６３０で確認されなかったグループを無効とし、それらの分布を捨てる。動作６６０では、有効なグループのそれぞれ１つについて、プロセッサは、そのグループの分布をまとめて組み合わせ、組み合わされた分布を、可撓性材料の連続シートの対応する領域のスペクトル分布として出力する。動作６７０では、スペクトル分析プロセッサ５６０は、従来のスペクトル分析プロセスに従って、組み合わされた分布の各々を処理する。堆積された膜の品質を、次いで報告することができる。

［００９８］分光計測モジュール５００は、堆積された材料の変色を検出するために使用することができる。このような変色は、金属リチウム及び保護層コーティングがプレリチウム化アノード及びリチウム金属アノードに適用された後で観察可能である。したがって、変色を使用して、精密な非接触式の光学ベースの特徴づけをさらに容易にすることができる。

［００９９］図７は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による渦電流センサ（ＥＣＳ）モジュール７００を示している。ＥＣＳモジュール７００は、コーティングシステム、例えば図３及び図４に示されるフレキシブル基板コーティングシステム３００内で用いることができる。一実施例では、ＥＣＳモジュール７００は、第１の計測モジュール３７０が占める位置に位置決めされる。別の実施例では、ＥＣＳモジュール７００は、第２の計測モジュール３８０が占める位置に位置決めされる。

［００１００］ＥＣＳモジュール７００は、センサ構造７０６を含む。センサ構造７０６は、図７に示されるハウジング７７２によって画定される大気区画７７０内に位置決めすることができる。ハウジング７７２は、少なくとも１つの窓７８０ａ、７８０ｂ（集約的に７８０）を含む。２つの窓７８０ａ、７８０ｂが示されているが、２つより多い又は少ない窓７８０が使用できることを理解されたい。窓７８０の数は、一般に、センサ構造７０６内部の非接触センサの数に対応する。窓７８０は、コーティングシステム内部の処理化学物質に耐えることのできる任意の適切な材料から構成することができると共に、光学センサが堆積された材料をモニタリングすることを可能にする。大気区画７７０は、コーティングシステム、例えば、フレキシブル基板コーティングシステム３００内部に適合する大きさにすることができる。

［００１０１］ＥＣＳモジュール７００は、一般に、ファラデーの電磁誘導の法則及びレンツの法則に従って動作する。センサ構造７０６は、少なくとも一対のＥＣＳセンサ７１０ａ、７１０ｂ（集約的に７１０）を含む。いくつかの実施形態では、第１のＥＣＳセンサ７１０ａは、基板７０４上に形成された膜材料７０２の上に位置決めされ、第２のＥＣＳセンサは、基板７０４の上に位置決めされる。一実施例では、膜材料７０２は、リチウム金属の薄層が上に形成されているアノード材料を含む。別の実施例では、膜材料７０２は、リチウム金属アノードである。一実施例では、基板７０４は、連続するフレキシブル基板１１０である。

［００１０２］各ＥＣＳセンサ７１０ａ、７１０ｂは、コイル７１２ａ、７１２ｂ（集約的に７１２）及び信号発振器７１４ａ、７１４ｂ（集約的に７１４）、例えば交流電流（ＡＣ）信号源を有する。ＡＣ駆動コイルと導電性オブジェクト、例えば膜材料７０２又は基板７０４との間の電磁相互作用は、オブジェクト内部の渦電流の生成を通して、一般に、複数の変数の影響を受ける。これら変数は、コイルからサンプルまでの距離、コイルドライバ信号のＡＣ周波数、コイルの形状寸法と次元、オブジェクトの材料の電導性、及び膜サンプルの場合、特に厚さが電磁界の侵入深度より小さい事例では、膜の厚さを含む。膜厚の測定値を使用する典型的な用途では、周波数、コイルの形状寸法と次元、及び膜電導性は通常不変である。結果として、距離及び膜厚の変数は、コイルとサンプルとの相互作用に影響を与える一次変数であることが多い。

［００１０３］いくつかの実施形態では、コイル７１２及び信号発振器７１４は、コントローラ、例えば、システムコントローラ３６０によって制御される。図７に示される実施形態では、コイル７１２は、例えば１ｋＨｚから１０ＭＨｚの範囲の周波数で、信号発振器７１４によって駆動されうる。しかしながら、利用される特定の周波数は、膜厚範囲、材料特性、リフトオフディスタンスの制限などを含む特定の用途によって左右されることを理解されたい。

［００１０４］信号発振器７１４によって駆動されるコイル７１２は、膜材料７０２又は基板７０４といった近くの導電性材料内部に循環電流を誘導する振動磁界を生成する。誘導された渦電流は、次いで、コイル７１２によって生成される磁界に対向するそれ自体の磁界を生成する。ＥＣＳモジュールは、導電性金属膜に加えて、他の導電性膜に使用できることを理解されたい。

［００１０５］生成された磁界と誘導された磁界との間の相互作用は、コイル７１２の複素インピーダンスを変更する。複素インピーダンスの変化は、コイル７１２に連結されてシステムコントローラ３６０によって制御される感知回路７１６ａ、７１６ｂ（集約的に７１６）によって検出することができる。この実施例では、感知回路７１６は、変化した複素インピーダンスの関数として、単一のパラメータ出力信号「Ｓ」、例えば抵抗損を出力する。ＥＣＳモジュール７００は、特定の用途に応じて、他の種類の信号及び複数のパラメータ感知回路を有することができると理解されたい。感知回路７１６の出力「Ｓ」は、システムコントローラ３６０によって制御されるプロセッサ７４０又は他の演算装置によって解釈されて、膜材料７０２の有用な測定値を提供することができる。出力Ｓは、アナログ形態でもデジタル形態でもよい。アナログ形態である場合、プロセッサ７４０は、適切なアナログデジタル変換回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、抵抗損信号は、ミリボルトの単位で測定される。特定の用途に応じて、測定の他の単位が利用されうることを理解されたい。プロセッサ７４０は、システムコントローラ３６０の一部とすることができる。

［００１０６］コイル７１２の複素インピーダンスが変化する度合は、一般に、膜材料７０２中の渦電流によって誘導される磁界の強度の関数である。次に、誘導された渦電流７２０の強度は、膜材料７０２及びコイル７１２と膜材料７０２の材料との間のリフトオフディスタンス「Ｌ」の電導性の関数である。膜材料７０２の膜厚Ｔ（矢印によって示される）が信号発振器７１４の駆動周波数における外部磁界の侵入深度より小さいとき、誘導される渦電流は、材料膜厚Ｔの関数でもある。

［００１０７］本記載の一態様によれば、少なくとも２つの未知の値、例えばリフトオフディスタンスＬ及び膜材料７０２の膜厚「Ｔ」は、感知回路７１６の信号「Ｓ」の出力を、ＥＣＳモジュール７００の較正の結果得られた以前に取得された較正データと比較することにより、決定することができる。

［００１０８］ＥＣＳモジュール７００は、少なくとも１つのレーザ粗面計７９０をさらに含むことができる。図７の実施形態では、レーザ粗面計７９０は、ハウジング７７２内部に位置決めされる。レーザ粗面計７９０の走査野は、矢印７９４によって示されている。別の実施形態では、レーザ粗面計７９０は、ハウジング７７２の外部に位置決めされる。レーザ粗面計７９０は、ＬＶＤＴ粗面計厚さセンサとすることができる。レーザ粗面計７９０を使用して、ウェブのリフトオフディスタンスを測定することができる。レーザ粗面計７９０からの信号７９２は、プロセッサ７４０に伝送されうる。レーザ粗面計７９０によって測定されるリフトオフディスタンスを使用して、連続するフレキシブル基板１１０の移動のウェブ粗動を補正することができる。

［００１０９］図８は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による処理シーケンス８００のフロー図である。処理シーケンス８００は、計測モジュール、例えば、図７に示されるＥＣＳモジュール７００を使用して実施することができる。ＥＣＳモジュール７００は、コーティングシステム、例えば図３及び図４に示されるフレキシブル基板コーティングシステム３００内に位置決めすることができる。

［００１１０］動作８１０において、センサ構造７０６を通過させて連続するフレキシブル基板１１０を搬送する間に、非接触電気抵抗測定値が、連続するフレキシブル基板１１０の上に形成されるリチウムコーティングから取得される。一実施例では、リチウムコーティングは、リチウム金属アノード、例えば、図１に示される可撓性層スタック１００の第１の層１２０とすることができる。別の実施例では、リチウムコーティングは、プレリチウム化層、例えば、図２に示される可撓性層スタック２００の第１の層１２０とすることができる。動作８２０では、非接触レーザ干渉測定は、電気抵抗測定の間に行われる。レーザ干渉測定は、連続するフレキシブル基板１１０のウェブ粗動を補正する両コイルのリフトオフディスタンスを調整するために使用される。レーザ干渉測定は、レーザ粗面計７９０を使用して行うことができる。動作８３０では、コーティングの第１のリチウム厚は、レーザ干渉測定を使用してウェブ粗動についてさらに修正された、リチウムコーティングの電気抵抗測定値と抵抗厚との間の以前に決定された相関、及び電気抵抗測定値を使用して決定される。動作８４０では、連続するフレキシブル基板１１０は巻き戻され、次いで受動的又は能動的エージングのために保持される。動作８５０では、センサを通過させて連続するフレキシブル基板１１０を巻き取る間に、非接触電気抵抗及びレーザ干渉測定を繰り返し、第２のリチウム厚を決定する。第２のリチウム厚は、レーザ干渉測定を使用してリフトオフについて修正することもできる。動作８６０では、第２のリチウム厚を、第１のリチウム厚と比較して、アノード中にインターカレートされたリチウムの量を決定する。

［００１１１］図９は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による粗さ計測モジュール９００を示している。粗さ計測モジュール９００は、コーティングシステム、例えば図３及び図４に示されるフレキシブル基板コーティングシステム３００に用いることができる。一実施例では、粗さ計測モジュール９００は、第１の計測モジュール３７０が占める位置に位置決めされる。別の実施例では、粗さ計測モジュール９００は、第２の計測モジュール３８０が占める位置に位置決めされる。

［００１１２］いくつかの実施形態では、粗さ計測モジュール９００は、マイケルソン干渉計設計に基づいている。粗さ計測モジュール９００は、センサ構造９０１を含む。センサ構造９０１は、図９に示されるハウジング９０４によって画定される大気区画９０２内に位置決めすることができる。ハウジング９０４は、少なくとも１つの窓９０６を含む。１つの窓９０６が示されているが、複数の窓９０６が使用されてよいことを理解されたい。窓９０６の数は、一般に、センサ構造９０１内部の非接触センサの数に対応している。窓９０６は、コーティングシステム内部の処理化学物質に耐えることのできる任意の適切な材料から構成することができると共に、光学センサが堆積された材料をモニタリングすることを可能にする。大気区画９０２は、コーティングシステム、例えば、フレキシブル基板コーティングシステム３００内部に適合する大きさにすることができる。

［００１１３］いくつかの実施形態では、粗さ計測モジュール９００は、基板７０４上に形成された膜材料７０２の画像を取得するように位置決めされる。一実施例では、膜材料７０２は、リチウム金属の薄層が上に形成されているアノード材料を含む。別の実施例では、膜材料７０２は、リチウム金属アノードである。一実施例では、基板７０４は、連続するフレキシブル基板１１０である。センサ構造９０１は、膜材料７０２の１つ又は複数のエッジ７０５に集中させることができる。センサ構造９０１は、コーティングシステム内で金属リチウム源及び保護層コーティング源の後ろに位置決めすることができるでありうる。

［００１１４］いくつかの実施形態では、センサ構造９０１は、狭帯域の光を、膜材料７０２の三次元エッジ７０５、例えば、三次元アノードエッジ上に投射することのできる、１つ又は複数の偏光構造光（ＰＳＬ）源９１０を含む。三次元エッジ７０５近傍のコーティングは、一般に、反射された偏光を散乱及び脱偏光させる固有のナノスケールの粗さを有する。散乱及び脱偏光は、画像センサ９４０によって記録される。２つの参照波間の対比及びフィルム材料７０２からの放射は、偏光源に比例する粗さを算出するために使用される。一実施例では、偏光構造光源９１０は、レーザ源、例えば４８８ナノメートルのレーザ源である。

［００１１５］いくつかの実施形態では、粗さ計測モジュール９００は、入力光線を生成するための偏光構造光源９１０、ビームスプリッタ９２０、及び画像センサ９４０を含む。一実施例では、偏光構造光源９１０は、アルゴンレーザ源である。他の適切な光源を使用することができる。一実施例では、画像センサ９４０は、二次元（２Ｄ）検出器、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラである。他の適切な２Ｄ検出器を使用することができる。いくつかの実施形態では、偏光子９１２を偏光構造光源９１０の出力に位置決めして、線形偏光ビームを提供することができる。粗さ計測モジュール９００は、ビームスプリッタ９２０をさらに含む。偏光構造光源９１０からの入力光線は、任意選択的な偏光子９１２及びビームスプリッタ９２０を通過した後、粗面、例えば、膜材料７０２の表面７０３に衝突する。入力光線は粗面に当たり、散乱光は、粗面の粗さにより偏光状態を変化させる。ビームスプリッタ９２０は、粗面から戻ってきた光の一部分を、集束レンズ９３０を通して画像センサ９４０上に反射する。一実施例では、集束レンズ９３０は、色消しレンズである。いくつかの実施形態では、調整可能な開孔９５０が、集束レンズ９３０と画像センサ９４０との間に位置決めされる。ビームスプリッタ９２０は、粗面から戻ってきた光の別の部分を、ミラー９６０、例えば、平面ミラー上に反射する。ミラー９６０は傾斜させることができる。いくつかの実施形態では、四分の一波長板９７０は、ミラー９６０とビームスプリッタ９２０との間に位置決めされる。四分の一波長板９７０を位置決めすることで、ミラー９６０が反射した光の電界は、２つの平面参照波を提供する２つの部分に分割されうる。

［００１１６］粗さ計測モジュール９００は、少なくとも１つのレーザ粗面計９９０をさらに含むことができる。図９の実施形態では、レーザ粗面計９９０は、ハウジング９０４内部に位置決めされる。別の実施形態では、レーザ粗面計９９０は、ハウジング９０４の外部に位置決めされる。レーザ粗面計９９０は、ＬＶＤＴ粗面計厚さセンサとすることができる。レーザ粗面計９９０の走査野は、矢印９９４によって示される。レーザ粗面計９９０を使用して、ウェブのリフトオフディスタンスを測定することができる。レーザ粗面計９９０からの信号９９２は、システムコントローラ３６０に伝送されうる。レーザ粗面計９９０によって測定されるリフトオフディスタンスを使用して、連続するフレキシブル基板１１０の移動のウェブ粗動を補正することができる。

［００１１７］図１０は、本明細書に記載及び説明される１つ又は複数の実施形態による処理シーケンス１０００のフロー図である。処理シーケンス１０００は、粗さ計測モジュール、例えば、図９に示される粗さ計測モジュール９００を使用して実施することができる。粗さ計測モジュール９００は、コーティングシステム、例えば図３及び図４に示されるフレキシブル基板コーティングシステム３００内に位置決めすることができる。

［００１１８］動作１０１０において、センサ構造９０１を通過させて連続するフレキシブル基板１１０を搬送する間に、偏光構造光の１つ又は複数のフリンジパターン、例えば、３つ又はそれより多いフリンジパターンが、規定の視野内に投影される。動作１０２０では、視野内の各画像要素における強度が、各フリンジシフトについて記録される。動作１０３０では、コーティング粗さの測定値が、画像要素の強度の分布から決定される。動作１０４０では、視野の内側で非接触レーザ干渉測定が行われる。非接触レーザ干渉測定は、粗さ測定の間に行うことができる。レーザ干渉測定を使用して、ウェブのリフトオフディスタンスを調整することができる。レーザ干渉測定は、レーザ粗面計９９０を使用して行うことができる。動作１０５０では、画像要素の強度の分布の値、及びレーザ粗面計測定を使用してウェブのリフトオフについてさらに修正された、それぞれのエッジ厚の変遷と画像要素の強度との間の以前に決定された相関を使用して、エッジコーティングのロールオフの測定値を決定する。動作１０６０では、エッジ仕上がり度の非共形性に対処するために、ＰＶＤ源及びシールド温度を調整する。

［００１１９］本明細書に記載される実施形態、及び機能的動作のすべては、デジタル電子回路で、又は本明細書に開示される構造的手段及びその構造的等価物を含むコンピュータソフトウエア、ファームウエア若しくはハードウエアで、又はこれらの組み合わせで実装することができる。本明細書に記載される実施形態は、データ処理装置、例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサ若しくはコンピュータによる実行のため、又はその動作を制御するための、１つ又は複数の非一時的なコンピュータプログラム製品、例えば、機械可読記憶デバイスにおいて有形に具現化される１つ又は複数のコンピュータプログラムとして実装することができる。

［００１２０］この明細書に記載されるプロセス及び論理フローは、入力データを操作しかつ出力を生成することによって機能を実施する１つ又は複数のコンピュータプログラムを実行する１つ又は複数のプログラマブルプロセッサにより、実施することができる。プロセス及び論理フローは、専用の論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実施することができ、装置は、そのような専用の論理回路として実装することができる。

［００１２１］「データ処理装置」という用語は、例として１つのプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサもしくはコンピュータを含む、データを処理するためのすべての装置、デバイス及び機械を包含する。装置は、ハードウエアに加えて、問題のコンピュータプログラムの実行環境を作り出すコード、例えば、プロセッサファームウエア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、又はこれらの１つ又は複数の組み合わせを構成するコードを含むことができる。コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサには、例として、汎用及び専用両方のマイクロプロセッサ、並びに任意の種類のデジタルコンピュータのいずれか１つ又は複数のプロセッサが含まれる。

［００１２２］コンピュータプログラム命令及びデータを記憶するために適したコンピュータ可読媒体は、すべての形態の不揮発性メモリ、媒体、及びメモリデバイスを含み、それらには、例として、半導体メモリデバイス、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイス、磁気ディスク、例えば、内蔵ハードディスク又は着脱可能なディスク、光磁気ディスク、並びにＣＤ ＲＯＭディスク及びＤＶＤ－ＲＯＭディスクが含まれる。プロセッサ及びメモリは、専用の論理回路によって補足するか、又は専用の論理回路に組み込むことができる。

［００１２３］本明細書に記載及び説明される実施形態はさらに、以下の実施例１～３１のうちのいずれか１つ又は複数に関する。

［００１２４］実施例１． 各々が可撓性材料の連続シートに対して１つ又は複数の処理動作を実施するように構成された、順番に配置された複数のチャンバ、及び進行方向に沿って複数のチャンバを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることのできるコーティングドラムを含み、チャンバがコーティングドラムの周りに放射状に配置されている、処理モジュールと、進行方向に直交する横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触センサを含む計測モジュールとを含む、フレキシブル基板コーティングシステム。

［００１２５］実施例２． 複数の非接触センサが、可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分及びコーティングされていない部分の分光画像を捕捉するように動作可能な分光センサアセンブリを含む、実施例１に記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１２６］実施例３． 分光センサアセンブリが、ストロボ光源とイメージャとを含む、実施例１又は２に記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１２７］実施例４． イメージャが電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイである、実施例１～３のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１２８］実施例５． 複数の非接触センサが、可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分の厚さを測定するように動作可能な第１の渦電流センサと、可撓性材料の連続シートのコーティングされていない部分の厚さを測定するように動作可能な第２の渦電流センサとを含む、実施例１～４のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１２９］実施例６． 可撓性材料の連続シートのウェブ粗動を測定するように動作可能な光学粗さ計をさらに含む、実施例１～５のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３０］実施例７． 複数の非接触センサが、可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分及び可撓性材料の連続シートのコーティングされていない部分の表面粗さを測定するように動作可能なウェブ粗さセンサを含む、実施例１～６のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３１］実施例８． ウェブ粗さセンサが、アルゴンレーザとＣＭＯＳカメラとを含む、実施例１～７のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３２］実施例９． 可撓性材料の連続シートを提供することのできるフィードリールを収納する送り出しモジュールと、可撓性材料の連続シートを貯蔵することのできる回収リールを収納する巻き取りモジュールとをさらに含む、実施例１～８のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３３］実施例１０． 可撓性材料の連続シートが、リチウム金属層が上に形成されている銅基板を含む、実施例１～９のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３４］実施例１１． 可撓性材料の連続シートが、リチウム化アノード膜が上に形成されている銅基板を含む、実施例１～１０のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３５］実施例１２． リチウム化アノード膜が、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜を含む、実施例１～１１のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３６］実施例１３． 複数のチャンバが、スパッタリング源、熱蒸発源、及び電子ビーム源のうちの少なくとも１つを含む、実施例１～１２のいずれか１つに記載のフレキシブル基板コーティングシステム。

［００１３７］実施例１４． 送り出しチャンバ内のフィードリールから、送り出しチャンバの下流に配置された堆積モジュールに、可撓性材料の連続シートを搬送することであって、堆積モジュールが、複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることのできる第１のコーティングドラムを含む、連続シートを搬送することと、複数の堆積ユニットを介して可撓性材料の連続シート上にリチウム金属膜を堆積させる間に、進行方向に沿って複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、チャンバが、コーティングドラムの周りに放射状に配置される、進行方向に沿って複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることと、横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触光学センサを含む計測モジュールを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、光学センサが、可撓性材料の連続シートが進行する進行経路と一致する視野を有し、横方向は進行方向に直交する、計測モジュールを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることと、視野を通過するように可撓性材料の連続シートをガイドする間に、視野内でストロボランプを点滅させることと、視野内の可撓性材料の連続シートの静止画像を取得することと、静止画像のそれぞれの画像要素から反射された光を、それぞれの光チャネリング要素を通して分光光分配器のそれぞれの位置にチャネリングすることと、視野内の各画像要素におけるスペクトル分布を記録することとを含む方法。

［００１３８］実施例１５． 互いに類似した分布を検索して相互に類似した分布のグループに分布をグループ化することと、各グループに含まれる分布の数によってグループを分類することと、最大のグループのうちの少なくとも１つを選択し、そのグループの分布をまとめて組み合わせ、組み合わせた分布を、可撓性材料の連続シートの一領域のスペクトル分布として提供することと、スペクトル分析プロセスに従って、組み合わせた分布を処理することとをさらに含む、実施例１４に記載の方法。

［００１３９］実施例１６． 可撓性材料の連続シートが銅基板を含み、リチウム金属膜が銅基板上に形成される、実施例１４又は１５に記載の方法。

［００１４０］実施例１７． 可撓性材料の連続シートが、アノード膜が上に形成されている銅基板を含み、リチウム金属膜がアノード膜上に形成される、実施例１４～１６のいずれか１つに記載の方法。

［００１４１］実施例１８． アノード膜が、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜から選択される、実施例１４～１７のいずれか１つに記載の方法。

［００１４２］実施例１９． 送り出しチャンバ内のフィードリールから、送り出しチャンバの下流に配置された堆積モジュールに、可撓性材料の連続シートを搬送することであって、堆積モジュールが、複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることのできる第１のコーティングドラムを含む、連続シートを搬送することと、複数の堆積ユニットを介して可撓性材料の連続シート上にリチウム金属膜を堆積させる間に、進行方向に沿って複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、チャンバが、コーティングドラムの周りに放射状に配置される、進行方向に沿って複数の堆積ユニットを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることと、横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触光学センサを含む計測モジュールを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、光学センサが、可撓性材料の連続シートが進行する進行経路と一致する視野を有し、横方向は進行方向に直交する、計測モジュールを通過するように可撓性材料の連続シートをガイドすることと、視野内の可撓性材料の連続シート上のリチウム金属膜の第１の非接触電気抵抗測定値を取得することとを含む方法。

［００１４３］実施例２０． 第１の非接触電気抵抗測定値を使用して、リチウム金属膜の第１の厚さを決定することをさらに含む、実施例１９に記載の方法。

［００１４４］実施例２１． リチウム金属膜の第１の厚さを決定することが、第１の非接触電気抵抗測定値を、以前に決定された、リチウム金属膜の電気抵抗測定値とそれぞれの厚さとの間の相関と比較することを含む、実施例１９又は２０に記載の方法。

［００１４５］実施例２２． 視野内の可撓性材料の連続シートの非接触レーザ干渉測定値を取得することをさらに含む、実施例１９～２１のいずれいか１つに記載の方法。

［００１４６］実施例２３． 可撓性材料の連続シートの非接触レーザ干渉測定値に基づいて、可撓性材料の連続シートのウェブ粗動を決定することをさらに含む、実施例１９～２２のいずれか１つに記載の方法。

［００１４７］実施例２４． ウェブ粗動に基づいてリチウム金属膜の第１の厚さの測定値を調整し、修正されたリチウム金属膜の第１の厚さを決定することをさらに含む、実施例１９～２３のいずれか１つに記載の方法。

［００１４８］実施例２５． リチウム金属膜を一定期間エージングすることをさらに含む、実施例１９～２４のいずれか１つに記載の方法。

［００１４９］実施例２６． リチウム金属膜を一定期間エージングした後で、視野内の可撓性材料の連続シート上でのリチウム金属膜の第２の非接触電気抵抗測定値を取得することと、第２の非接触電気抵抗測定値を使用してリチウム金属膜の第２の厚さを決定することとを含む、実施例１９～２５のいずれか１つに記載の方法。

［００１５０］実施例２７． リチウム金属膜の第２の厚さを決定することが、第２の非接触電気抵抗測定値を、以前に決定された、リチウム金属膜の電気抵抗測定値とそれぞれの厚さとの間の相関と比較することを含む、実施例１９～２６のいずれか１つに記載の方法。

［００１５１］実施例２８． リチウム金属膜の第１の厚さをリチウム金属膜の第２の厚さと比較することにより、可撓性材料の連続シート上に堆積されたアノード膜のプレリチウム化量を決定することをさらに含む、実施例１９～２７のいずれか１つに記載の方法。

［００１５２］実施例２９． 可撓性材料の連続シートが銅基板を含み、リチウム金属膜が銅基板上に形成される、実施例１９～２８のいずれか１つに記載の方法。

［００１５３］実施例３０． 可撓性材料の連続シートが、アノード膜が上に形成されている銅基板を含み、リチウム金属膜がアノード膜上に形成される、実施例１９～２９のいずれか１つに記載の方法。

［００１５４］実施例３１． アノード膜が、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜から選択される、実施例１９～３０のいずれか１つに記載の方法。

［００１５５］以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱せずに他の実施形態及びさらなる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。本明細書に記載されるすべての文書は、あらゆる優先文書及び／又は試験手順を含め、本明細書の記載内容と矛盾しない限りにおいて、参照により本明細書に援用される。上述の概要及び具体的な実施形態から自明であるように、本開示の形態が図示及び説明されたが、本開示の本質及び範囲から逸脱することなく、種々の改変を行うことができる。したがって、本開示の形態によって本開示を限定することは意図されていない。同様に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、米国法の解釈での「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という語と同義と考えられる。同様に、組成物、要素、又は要素の群が「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という移行表現（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｐｈｒａｓｅ）に先行する場合は常に、組成物、要素、又は群の列挙に続く「から本質的になる」、「からなる」、「からなる群から選択される」、又は「である」という移行表現を有する同組成物又は要素群が想定され、その逆も同様であると想定される。本開示の要素、又はその例示的な態様若しくは１つ以上の実施形態を紹介する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素が１つ以上存在することを意味するように意図されている。

［００１５６］一部の実施形態及び特徴は、数値の上限の組及び数値の下限の組を使用して記載された。別途指示されない限り、任意の２つの値の組み合わせ、例えば、任意の下方値と任意の上方値との組み合わせ、任意の２つの下方値の組み合わせ、及び／又は任意の２つの上方値の組み合わせを含む範囲が想定されると理解されたい。１つ又は複数の請求項には、特定の下限、上限、及び範囲が記載される。

Claims (20)

1. 各々が可撓性材料の連続シートに対して１つ又は複数の処理動作を実施するように構成されている、順番に配置された複数のサブチャンバ、及び
   進行方向に沿って前記複数のチャンバを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることのできるコーティングドラムであって、前記チャンバが、前記コーティングドラムの周りに放射状に配置されている、コーティングドラム
   を含む処理モジュールと、
   前記進行方向に直交する横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触センサを含む計測モジュールと
   を含むフレキシブル基板コーティングシステム。
2. 前記複数の非接触センサが、前記可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分及びコーティングされていない部分の分光画像を捕捉するように動作可能な分光センサアセンブリを含む、請求項１に記載のコーティングシステム。
3. 前記分光センサアセンブリが、ストロボ光源とイメージャとを含む、請求項２に記載のコーティングシステム。
4. 前記イメージャが、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイである、請求項３に記載のコーティングシステム。
5. 前記複数の非接触センサが、前記可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分の厚さを測定するように動作可能な第１の渦電流センサと、前記可撓性材料の連続シートのコーティングされていない部分の厚さを測定するように動作可能な第２の渦電流センサとを含む、請求項１に記載のコーティングシステム。
6. 前記可撓性材料の連続シートのウェブ粗動を測定するように動作可能な光学粗さ計をさらに含む、請求項１に記載のコーティングシステム。
7. 前記複数の非接触センサが、前記可撓性材料の連続シートのコーティングされた部分及び前記可撓性材料の連続シートのコーティングされていない部分の表面粗さを測定するように動作可能なウェブ粗さセンサを含む、請求項１に記載のコーティングシステム。
8. 前記ウェブ粗さセンサが、アルゴンレーザとＣＭＯＳカメラとを含む、請求項７に記載のコーティングシステム。
9. 前記可撓性材料の連続シートを提供することのできるフィードリールを収納する送り出しモジュールと、
   前記可撓性材料の連続シートを貯蔵することのできる回収リールを収納する巻き取りモジュールと
   をさらに含む、請求項１に記載のコーティングシステム。
10. 前記可撓性材料の連続シートが、リチウム金属層が上に形成されている銅基板を含む、請求項９に記載のコーティングシステム。
11. 前記可撓性材料の連続シートが、リチウム化アノード膜が上に形成されている銅基板を含む、請求項９に記載のコーティングシステム。
12. 前記リチウム化アノード膜が、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜を含む、請求項１１に記載のコーティングシステム。
13. 前記複数のチャンバが、スパッタリング源、熱蒸発源、及び電子ビーム源のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のコーティングシステム。
14. 送り出しチャンバ内のフィードリールから、前記送り出しチャンバの下流に配置された堆積モジュールに、可撓性材料の連続シートを搬送することであって、前記堆積モジュールが、複数の堆積ユニットを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることのできる第１のコーティングドラムを含んでいる、可撓性材料の連続シートを搬送することと、
    前記複数の堆積ユニットを介して前記可撓性材料の連続シート上にリチウム金属膜を堆積させる間に、進行方向に沿って前記複数の堆積ユニットを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、前記チャンバが、前記コーティングドラムの周りに放射状に配置されている、進行方向に沿って前記複数の堆積ユニットを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることと、
    横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触光学センサを含む計測モジュールを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、前記光学センサが、前記可撓性材料の連続シートが進行する進行経路と一致する視野を有し、前記横方向は前記進行方向に直交する、計測モジュールを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることと、
    前記視野を通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドする間に、前記視野内でストロボランプを点滅させることと、
    前記視野内の前記可撓性材料の連続シートの静止画像を取得することと、
    前記静止画像のそれぞれの画像要素から反射された光を、それぞれの光チャネリング要素を通して分光光分配器のそれぞれの位置にチャネリングすることと、
    前記視野内の各画像要素におけるスペクトル分布を記録することと
    を含む方法。
15. 互いに類似した分布を検索し、相互に類似した分布のグループに前記分布をグループ化することと、
    各グループに含まれる分布の数によって前記グループを分類することと、
    最大のグループのうちの少なくとも１つを選択し、そのグループの前記分布をまとめて組み合わせ、組み合わせた前記分布を、前記可撓性材料の連続シートの一領域の前記スペクトル分布として提供することと、
    スペクトル分析プロセスに従って、組み合わせた前記分配を処理することと
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記可撓性材料の連続シートが銅基板を含み、前記リチウム金属膜が前記銅基板上に形成される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記可撓性材料の連続シートが、アノード膜が上に形成されている銅基板を含み、前記リチウム金属膜が、前記アノード膜上に形成され、前記アノード膜が、グラファイトアノード膜、シリコン－グラファイトアノード膜、又はシリコン膜から選択される、請求項１５に記載の方法。
18. 送り出しチャンバ内のフィードリールから、前記送り出しチャンバの下流に配置された堆積モジュールに、可撓性材料の連続シートを搬送することであって、前記堆積モジュールが、複数の堆積ユニットを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることのできる第１のコーティングドラムを含んでいる、可撓性材料の連続シートを搬送することと、
    前記複数の堆積ユニットを介して前記可撓性材料の連続シート上にリチウム金属膜を堆積させる間に、進行方向に沿って前記複数の堆積ユニットを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、前記チャンバが、前記コーティングドラムの周りに放射状に配置されている、進行方向に沿って前記複数の堆積ユニットを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることと、
    横方向に沿って並んで位置決めされた複数の非接触光学センサを含む計測モジュールを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることであって、前記光学センサが、前記可撓性材料の連続シートが進行する進行経路と一致する視野を有し、前記横方向は前記進行方向に直交する、計測モジュールを通過するように前記可撓性材料の連続シートをガイドすることと、
    前記視野内の前記可撓性材料の連続シート上での前記リチウム金属膜の第１の非接触電気抵抗測定値を取得することと
    を含む方法。
19. 前記第１の非接触電気抵抗測定値を使用して前記リチウム金属膜の第１の厚さを決定することであって、前記第１の非接触電気抵抗測定値を、以前に決定された、リチウム金属膜の電気抵抗測定値とそれぞれの厚さとの間の相関と比較することを含む、前記リチウム金属膜の第１の厚さを決定することと、
    前記視野内の前記可撓性材料の連続シートの非接触レーザ干渉測定値を取得することと、
    前記可撓性材料の連続シートの前記非接触レーザ干渉測定値に基づいて、前記可撓性材料の連続シートのウェブ粗動を決定することと、
    前記ウェブ粗動に基づいて前記リチウム金属膜の前記第１の厚さの測定値を調整し、修正された前記リチウム金属膜の第１の厚さを決定することと、
    前記リチウム金属膜を一定期間エージングすることと
    をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記リチウム金属膜を一定期間エージングした後で、前記視野内の前記可撓性材料の連続シート上での前記リチウム金属膜の第２の非接触電気抵抗測定値を取得することと、
    前記第２の非接触電気抵抗測定値を使用して前記リチウム金属膜の第２の厚さを決定することであって、前記第２の非接触電気抵抗測定値を、以前に決定された、リチウム金属膜の電気抵抗測定値とそれぞれの厚さとの間の相関と比較することを含む、前記リチウム金属膜の第２の厚さを決定することと、
    前記リチウム金属膜の前記第１の厚さを前記リチウム金属膜の前記第２の厚さと比較することにより、前記可撓性材料の連続シート上に堆積されたアノード膜のプレリチウム化量を決定することと
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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