JP7160916B2 - 透明フィルム上のコーティングの特性を決定する方法及びデバイス、並びにコンデンサフィルムの製造方法 - Google Patents

Description

説明
透明フィルム上のコーティングの特性を決定する方法、コンデンサ(capacitor)フィルムを製造するための方法、及び透明フィルム上のコーティングの特性を決定するデバイス。

本発明は、透明フィルム上のコーティングの特性を決定する方法、コンデンサフィルムを製造するための方法、及びより良い確認可能性のために透明フィルム上のコーティングの特性を決定するデバイスに関する。

最終製品の品質をより良好に制御するために、生産プロセス中に製品の正確な特性を知ることが重要である。特に、化合物の層が薄い基板にコーティングされる薄膜生産のセクターでは、生産プロセスにちょうど間に合うようにコーティングされた層の厚さと元素比を測定することが重要である。

本発明の目的は、透明フィルム上のコーティングの特性を決定するための高速で信頼性の高い方法を作り出すことである。製造プロセス中に薄い基板上の多層コーティングフィルム内のいくつかの元素(elements)の比率を決定する非破壊的な方法を提供することは、さらなる課題となる。上記の方法を実行するためのデバイスを提供することは別の欠点(objection)である。

独立請求項１に開示された発明又は独立請求項１６の方法は、この問題の解決策を提供する。請求項１に対する従属請求項は、好ましい解決策につながる。他の欠点(objection)は、請求項１５の主題によって解決される。

本発明は、第１の方法に関する。これは、コンデンサ(capacitor)用の透明フィルム上のコーティングの特性を決定する方法である。当該方法は、光源、センサ、及び中央処理装置を含む構造体を使用する。当該方法は、透明フィルム上のコーティングの特性を決定するための以下のステップ：
前記透明フィルムを前記コーティングとともに、前記光源と前記センサとの間を通る経路上で移動するステップと、
前記透明フィルム上の前記コーティングを前記光源で照らすステップと、
前記センサによる前記光源からの透過光の強度を検出するステップと、
前記処理装置（process unit）による透過光の測定強度に基づいて、前記透明フィルム上の前記コーティングの特性を計算するステップと、
を包含する。

その中で、前記コーティングは金属を含むか、金属からなることができる。それにもかかわらず、本発明はそのようなメタライゼーションに限定されない。

本発明で使用されるこのような構造体は、前記経路が生産ラインの一部となり得るため、生産プロセス中の特性の決定を可能にすることができる。さらに、すべての結果が計算されるため、参照データとの比較は必要ない。したがって、計算により多くの時間が節約され、且つ決定のプロセスが加速される。

本発明の可能な実施形態でにおいて、光源は、透明フィルム上のコーティングを照らすために使用される電磁スペクトルの複数の波長の光を発光する。その場合、放射される光の波長は、１０ｎｍ～１０μｍの範囲であり得る。光学スペクトルの範囲をさらに制限することができる。光学スペクトルは、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の複数の波長を持つ光で定義することができる。複数の波長の光を使用すると、コーティングの厚さだけでなく、他の特性、例えば前記コーティング内の特定の元素の含有量、をも決定することができる。

本発明のさらなる実施形態でにおいて、当該方法は、前記放射された光の周波数で掃引を実行するステップを含む。前記掃引は、前記光源によって提供される波長範囲のすべての波長、又はそれらの部分的な部分範囲(sub-ranges)に関連する周波数で進められる。

周波数の掃引を使用して、光の１つ又は複数の最適な波長を決定することができる。前記最適な波長は、前記コーティング内の興味対象物質の減衰係数の挙動によって定義することができる。より具体的な方法において、最適な波長は、前記減衰係数が前記コーティング内の興味対象物質に対して最大となる波長として定義することができる。さらに、興味対象となるいくつかの材料の場合、材料の減衰係数が互いに異なり、且つこの波長で差が最大になることは、最適な波長の定義の一部となりえる。

本発明の一実施形態において、前記センサは、前記光源による放射波長の範囲内の前記光源からの光を検出するように構成することができる。前記センサは、検出器に到達する光の強度を検出するように構成することができる。前記光源によって放射される波長の範囲の一部のみが、その特性に起因して前記センサによって検出される可能性がある。少なくともすべての最適な波長が前記センサによって検出可能である可能性がある。前記センサは、フォトダイオード又はラインカメラとして実装することができる。複数の波長の光強度の測定は、特に多層コーティングの場合、結果の精度を向上させることができる。

別の実施形態において、当該方法は、前記透明フィルム上の前記コーティングが１つより多い層を含むことを特徴とする。前記透明フィルム上の前記コーティングの各層は、１つ以上の材料を含むことができる。当該方法は、各層の厚さが、前記透明フィルム上の前記コーティングの１つの特性として中央処理装置によって計算されることを特徴とすることができる。さらに、前記中央処理装置によって、前記透明フィルム上の前記コーティングの１つの特性として各材料の含有量を計算することが可能である。

前記中央処理装置によるすべて又は少なくとも１つの計算は、ベールの法則(Beer’s law)に基づくことができる。ベールの法則は、光が、特定の材料減衰係数ε、特定の濃度Ｃ、及び透過光の前記経路の長さｌを持つ材料を透過することによる吸光度Aの依存性を記述する。前記吸光度の依存性は次のように記述される。：
Ａ＝ε・Ｃ・ｌ

本発明の可能な実施形態は、興味対象の材料として金属を含むことができる。前記コーティングのより具体的なバリエーションにおいて、興味対象の材料は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、又はＭｇのうち少なくとも１つの元素を含むことができる。前記透明フィルムがポリマーを含むことも可能である。

本発明の一実施形態において、当該方法は真空中で進められる。その場合、真空の最大圧力は、１０＾－２ｍｂａｒから１０＾－６ｍｂａｒの範囲にありえる。例えば、少なくとも１０＾－４ｍｂａｒの圧力を持つ真空。

本発明のさらなる実施形態において、前記透明フィルムを前記コーティングとともに移動させる第１のステップは、第１のロールから前記透明フィルムを巻き戻すこと、及び同時に第２のロール上に前記透明フィルムを巻き上げることによって実現される。その中で、前記２つのロールの間の前記移動する透明フィルムの経路は、前記光源と前記センサとの間を部分的に導くことができる。さらに、透明フィルム上のコーティングの特性を決定する方法が生産ラインの一部である可能性がある。そこでは、計算されたデータをリアルタイムでログを取ったり(log)、又は生産手順を制御するためにそのデータを使用することができる。

さらに、本発明は第２の方法に関する。これは、コンデンサフィルムを製造するための方法である。当該方法は、光源、センサ、及び中央処理装置を含む構造体を使用する。当該コンデンサを製造するための方法は、以下のステップ：
透明フィルム上に金属をコーティングするステップと、
前記透明フィルム上の前記コーティングを、前記光源と前記センサとの間を通る経路上で移動するステップと、
前記透明フィルム上の前記コーティングを前記光源で照らすステップと、
前記センサによる前記光源からの透過光の強度を検出するステップと、
前記中央処理装置による透過光の測定強度に基づいて、前記透明フィルム上の前記コーティングの特性を計算するステップと、
前の(bevor)ステップから計算された特性に基づいて、前記第１のステップのコーティングプロセスを適応させるステップと、
を含む。

加えて、本発明は、透明フィルム上のコーティングの特性を決定するデバイスに関する。当該デバイス置は、前記透明フィルム上の前記コーティングを照らすように構成された光源、前記透明フィルム上の前記コーティングを通る透過光強度を検出するように構成されたセンサ、前記光の波長に依存する透過光の測定強度に基づいた前記透明フィルム上の前記コーティングの特性を計算するように構成された中央処理装置、を含む。

コンデンサを製造するための方法の発明又は透明フィルム上のコーティングの特性を決定するデバイスの発明は、本発明の第１の方法のいずれの実施形態と組み合わせることができる。具体的には、コンデンサ用の透明フィルム（１）上のコーティングの特性を決定する方法のいずれの可能な特徴は、コンデンサを製造するための方法の１つの特徴であり得る。

以下では、本発明及び本発明の好ましい実施形態が図面を参照して検討される。

図１は、発明の主題のデバイス又は構造体の概略図を示す。 図２は、本発明の機能を概略的に示すためのフィルムの経路に垂直な断面図である。

図１において構造体の概略図が示されている。前記構造体は、透明フィルム７上のコーティング１の特性を決定するために使用され、且つ光源２、センサ３及び光源２及び中央処理装置４を含む。前記光源２と前記センサ３との間には、経路１０が規定されている。この経路１０上で、前記透明フィルム７上の前記コーティング１は、第１のロール８から第２のロール９に導かれる。

その中で、前記コーティング１は、金属を含むことができるか、又は金属からなることができる。この場合、前記コーティング１は前記透明フィルム７上のメタライゼーションを表す。それにもかかわらず、本発明はそのようなメタライゼーションに限定されない。

前記光源２の光は、複数の波長を含むことができ、且つそれを照らすため、前記透明フィルム７上の前記コーティング１に向けられている。前記光の波長は、１０ｎｍ～１０μｍの範囲にすることができる。一実施形態において、前記光の波長は光学スペクトル内にあり得る。前記光学スペクトルは、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲として定義することができる。前記光源２によって放射される複数の波長に関連して、前記センサ３は、前記光源２によって放射される光の波長の全範囲又は範囲外の部分において光を検出するように選択される。前記センサは、フォトダイオード又はラインスキャンカメラである。

透過光５は、前記透明フィルム７上の前記コーティング１を移行した(transition)後、前記センサ３によって検出される。前記透過光５の強度は、前記光源によって放射される各波長について検出される。前記センサ３は、前記中央処理装置４に接続されている。前記中央処理装置４は、前記透過光５の検出強度に基づいて、前記透明フィルム７上の前記コーティング１の特性を計算する。これらの特性は、前記透明フィルム７上の前記コーティング１のコーティング層の厚さ又は組成であり得る。前記計算の結果は、後続のプロセス４１で品質管理のためのデータとしてログに記録することができる。さらに、前記後続のプロセス４１において、計算された結果は、前記透明フィルム７上の前記コーティング１を達成するための透明フィルム７のコーティングプロセスを動的に適応させるために使用することができる。それにより、前記コーティングの具体的な西部の含有量又は前記透明フィルム７上の層６への前記コーティングの含有量を、基準入力変数に適合させることができる。

図２は、前記透明フィルム７上の前記コーティング１の一部、前記光源２及び前記センサ３の概略図の断面図である。視線方向は、前記透明フィルム上の前記コーティング１の表面法線に垂直であり、且つ前記経路１０に垂直である。ここで、前記透明フィルム７上の前記コーティング１が、前記光源２と前記センサ３との間を通る前記経路１０上に示されている。

前記透明フィルム７上の前記コーティング１は、前記光源２によって照らされる。前記光源２は、上述のように複数の波長を放出する。前記透明フィルム７上の前記コーティング１は、異なる化合物を有するいくつかの層６でコーティングされた透明フィルム７からなることができる。一態様において、前記透明フィルム７はポリマーフィルムである。１つの層６を通過することにより、前記層の厚さ、前記層６内の特定の材料の含有量、及びこの材料の波長依存減衰係数に応じて、ベールの法則に従って光の強度が低下する。

各層６は、異なる種類の元素(elements)を含むことができる。それらの元素は金属であり得る。例えば、各層６は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＭｇのうちの１つ又は複数の元素を含むことができる。前記透明フィルム７は、前記透過光５の強度も低下させる可能性がある。前記光源と前記センサは、前記透過光が前記センサ３に到達し、且つ前記センサ３によって検出されるように配置されている。前記センサ３は前記透過光５を検出する。本発明の一実施形態において、前記センサ３は光の波長に依存する前記透過光５の強度を検出する。

検出された光強度に関する情報は、前記中央処理装置４に送信することができる。前記中央処理装置４は、前記透明フィルム７上の前記コーティング１の特性を計算するのに前記情報を使用することができる。前記特性の計算は、ベールの法則に基づく。ベールの法則に基づいた計算により、方程式の閉じた集合を決定できるため、既存のスペクトルもしくはデータと比較する必要がない。

計算の誤差を最小限に抑えるには、興味対象の使用される各物質に対して光の最適な波長を見つけることが有利である。この最適な波長は、興味対象の使用される物質の波長依存減衰係数によって特徴付けられる。減衰係数が最大になるように波長を選択する必要がある。さらに、前記波長は、異なる材料の異なる減衰係数間の差が所定の波長に対して最大になるように選択する必要がある。これにより、一例として相対組成測定の精度が向上する。このような最適な波長は、光の初期周波数掃引によって決定することができる。

ベールの法則の吸光度方程式によると、：
Ａ ＝ε・Ｃ・ｌ
式中、Aは材料の減衰係数ε、材料の濃度C、及び材料を通る光路の長さlに正比例する吸光度に関するものである。

金属コーティングの場合、材料の含有量は掛け算の積Ｃ・ｌで表すことができる。材料の減衰係数は特定の波長に対する各材料の特性であるため、吸光度を測定することにより前記コーティングの金属量を決定することができる。複数の金属の場合、方程式の数ｎが測定する金属の数及び測定の波長と同じかそれよりも高い方程式の系を作り出すために、いくつかの波長で吸光度を測定するものとする。

Ａ_１＝ε_１ ^{ｍｅｔａｌ１}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌ１}・ｌ ^{ｍｅｔａｌ１}＋
ε_１ ^{ｍｅｔａｌ２}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌ２}・ｌ ^{ｍｅｔａｌ２}＋…＋
ε_１ ^{ｍｅｔａｌｎ}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌｎ}・ｌ ^{ｍｅｔａｌｎ}
Ａ_２＝ε_２ ^{ｍｅｔａｌ１}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌ１}・ｌ ^{ｍｅｔａｌ１}＋
ε_２ ^{ｍｅｔａｌ２}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌ２}・ｌ ^{ｍｅｔａｌ２}＋…＋
ε_２ ^{ｍｅｔａｌｎ}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌｎ}・ｌ ^{ｍｅｔａｌｎ}
…
Ａ_ｎ＝ε_ｎ ^{ｍｅｔａｌ１}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌ１}・ｌ ^{ｍｅｔａｌ１}＋
ε_ｎ ^{ｍｅｔａｌ２}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌ２}・ｌ ^{ｍｅｔａｌ２}＋…＋
ε_ｎ ^{ｍｅｔａｌｎ}・Ｃ ^{ｍｅｔａｌｎ}・ｌ ^{ｍｅｔａｌｎ}

参照記号のリスト
１ コーティング
２ 光源
３ センサ
４ 処理装置(process unit)
４１ 後続プロセス
５ 透過光
６ 層（複数可）
７ 透明フィルム
８ 第１のロール
９ 第２のロール
１０ フィルムの経路

Claims (15)

1. －光源、
   －センサ、及び
   －中央処理装置、
   を含む構造体を使用してコンデンサの透明フィルム上のコーティングの特性を決定する方法であって、以下のステップ：
   －Ａ）前記透明フィルムを前記コーティングとともに、前記光源と前記センサとの間を通る経路上で移動するステップと、
   －Ｂ）前記透明フィルム上の前記コーティングを前記光源で照射するステップと、
   －Ｃ）前記センサによって、前記光源からの透過光の強度を検出するステップと、
   －Ｄ）前記処理装置によって、透過光の測定強度に基づいて、前記透明フィルム上の前記コーティングの組成を計算するステップと、
   を含み、
   前記コーティングがメタライゼーションであり、
   前記方法はさらに、
   前記コーティングを照射する光の周波数の掃引を実行するステップであって、前記透明 フィルム上の前記コーティングの材料に関して最適である最適波長を決定する、ステップ を含み、
   前記計算するステップにおいて、前記最適波長における透過光の測定強度を使用する、方法。
2. ステップＢ）において、電磁スペクトルの複数の波長の光が、前記透明フィルム上の前記コーティングを照らすための前記光源によって放射される、請求項１に記載の方法。
3. ステップＢ）において、前記光源が、光学スペクトルの範囲で発光する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記計算は、参照データとの比較を用いることなく、行われる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記コーティング中の１つの材料の減衰係数が最大であるとき、又は、前記コーティングが少なくとも２つの異なる材料を含む場合、前記２つの材料の前記減衰係数の差が前記波長に対して最大であるとき、前記波長が最適である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記透明フィルム上の前記コーティングが１つより多い層を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 各層の厚さがステップＥ）で計算されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記透明フィルム上の前記コーティングが１つより多い材料を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記透明フィルム上の前記コーティング中の各材料の含有量がステップＥ）において計算されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記透明フィルム上の前記コーティングが、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、又はＭｇのうち少なくとも１つの元素を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記計算がべールの法則に基づいている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記フィルムを移動させる方法ステップＡ）が、前記透明フィルム上の前記コーティングを第１のロールから繰り出すこと、及び生産ラインにおいて第２のロール上の前記透明フィルム上の前記コーティングを巻き上げることによって実現される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. －光源、
    －センサ、及び
    －中央処理装置、
    を含む構造体を使用してコンデンサフィルムを製造するための方法であって、以下のステップ：
    －Ａ）透明フィルム上に金属をコーティングするステップと、
    －Ｂ）前記透明フィルムを前記コーティングとともに、前記光源と前記センサとの間を通る経路上で移動するステップと、
    －Ｃ）前記透明フィルム上の前記コーティングを前記光源で照らすステップと、
    －Ｄ）前記センサによって、前記光源からの透過光の強度を検出するステップと、
    －Ｅ）前記処理装置によって、透過光の測定強度に基づいて、前記透明フィルム上の前記コーティングの組成を計算するステップと、
    －Ｆ）ステップＥ）から計算された特性に基づいて、ステップＡ）のコーティングプロセスを適応させるステップと、
    を含み、
    前記方法はさらに、
    前記コーティングを照射する光の周波数の掃引を実行するステップであって、前記透明 フィルム上の前記コーティングの材料に関して最適である最適波長を決定する、ステップ を含み、
    前記計算するステップにおいて、前記最適波長における透過光の測定強度を使用する、方法。
14. 透明フィルム上のコーティングの特性を決定するデバイスであって、
    －前記透明フィルム上の前記コーティングを照らすように構成された光源と、
    －前記透明フィルム上の前記コーティングを通過した透過光強度を検出するように構成されたセンサと、
    －光の波長に依存する透過光の測定強度に基づいて、前記透明フィルム上の前記コーティングの組成を計算するように構成された中央処理装置と、
    を含み、
    前記コーティングは金属であり、
    前記中央処理装置はさらに、
    前記コーティングを照射する光の周波数を掃引し、前記透明フィルム上の前記コーティ ングの材料に関して最適である最適波長を決定し、
    前記計算において、前記最適波長における透過光の測定強度を使用する、ように構成さ れている、
    デバイス。
15. 前記計算は、前記コーティングの、材料の減衰係数、材料の濃度及び材料を通る光路の 長さの関数である吸光度方程式に基づいて行われる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。

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