JPS60155904A - 走行帯状体における膜厚を電気的に測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、真空薄膜形成装置の走行帯状体における膜厚
を電気的に測定する装置に関する。

その場合この装置には、少べとも１つの帯状体用ガイド
ローラが設けられ、局部的に限定された測定範囲を有す
る複数のセンサが設けられ、該センサが膜厚の尺度とな
る信号を発生し、さらに測殖信舟用の評価回路詠１設け
られている。

従来技術 このような装置は、例えば真空蒸着法やカソ−ｒス・ぞ
ツタリング法で薄膜を形成する場合に、膜厚を調整する
ために用いられる。一般に、膜厚は最終生産品、つまり
被膜フィルムの特性に大きな影響を与１える。このよう
な被膜フィルムとしては、アルミニウム層を有するコン
デンサフィルム、磁性層を有する音声テープ、あるいは
その光学的特性を利用するフィルムなどが考えられる。

膜厚を電気的に測定する場合、実際には面抵抗を測定す
ることになるので、間接的な測定になる。しかし、面抵
抗によって膜厚が分るので、多くの場合面抵抗が目標値
として表示される。

走行する帯状体の面抵抗を測定す不場合、摺動接点によ
る機械的な接触が行なわれないので、困難な問題が生じ
る。また接触抵抗が生じるので、回転時の接触部の調整
操作も難しい。従って、非接触測定法だけが有効な方法
と考えられる。

発明の解決すべき問題点 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１８１３３３３号公報
によれば、２つの金属製偏向ロールを介して、または絶
縁片により゛相互に絶縁された２つの金属端片を有する
１つの偏向ロールを介して、導電層（導電性薄膜）を有
する帯状体を走行させることは公知である。この場合、
フ不ルム（帯状体）をはさんでローラと反対側に導電層
があるので−一種のコンデンサが形成され、このコンデ
ンサにより導電層は測定回路と容量的に結合さ゛れる。

ローラに設けられた端子によって測定電流が伝送され、
この電流は導電層の面抵抗を表わす尺度となる。この公
知装置では、絶縁片の厚さが違っていても、それはブリ
ッジ回路の基準分岐で補償されるので、測定結果に誤り
が生じることはない。しかしこの装置で検出できるのは
、帯状体の全幅方向にわたる総和としての面抵抗だけで
あり、走行方向と直角な方向における膜厚の偏差は、総
和の中で相殺されるので検出できない。このような膜厚
の偏差があると、例えば［ストライプないし縞模様現象
（Ｓｔｒｅｉｆｉｇｋｅｉｔ　）Ｊとなって現われるこ
ととなる。薄膜材料源が複数の個別材料源から成り、そ
の各々が相互に無関係に調整される場合５こ」、現象が
起り易い。

この種の調整装置は′、各薄膜材料源に対して１つのセ
ンサを使、用し、各センサはそれが配属さ肛た材料源の
形成した薄膜だけを測定する。公知のに和測定法はこの
ような調整方法には使用できない。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２３４５８４９号公報
によれば、走行帯状体の非接触、膜厚測定方法として、
局部的に限定された測定領域。

を検出する方法が公知である。この゛方法では、電磁誘
導によって測定が行なわれる。そして、ガイドロー２の
領域以外では不可避である走行帯状体のばたつき傾向を
補償するために、帯状体の両側に誘導コイルが設けられ
る。両誘導コイルの出力信号を加算すれば、測定コイル
間で直線領域が得られる。この直線領域内では、走行帯
状体の位置変化は測定結果に悪影響を及ぼさない。しか
しこの装置は、適正なコストでは帯状体の縁部領域しか
測定できない。なぜなら、幅の広い帯状体の中央部を測
定する場合、両誘導コイルの間隔を一定に保つために、
フォーク形状の測定装置を使用しなければならないから
である。コイル間の間隔にわずかでも偏差があると、測
定結果に誤差が生じることとなる。しかし、誘導コイル
の７オ一ク状担体を十分堅牢に構成することは実質上不
可能である。この装置の別の欠点は、多くのセンサを使
用するので、それを収容するスペースの問題が生じるこ
とである。また新しいフィルムを装着する時、フィルム
にすべてのフォーク状センサ担体の間を通過させるのは
極めて困難である。

本発明の課題は、帯状体の膜厚特性をその幅方向に測定
する装置において、複数のセンサを帯状体の一方の側に
のみ配置し、かつセンサの周囲で帯状体がその表面に垂
直な方向に変動するのを阻止することである。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、この課題は次のようにして解決される
。す存わち、複数のセンサを偏向口−ルの長手方向に分
布させてその表面に埋込み、または配置し、またこのセ
ンサを伝送装置によって評価装置と接続するのである。

本発明による。センサ装置は、次のような事実を利用し
ている。つまり、走行する帯状体には、それがガイドロ
ーラと密着している範囲ではばたつきが生じず、従って
フィルムの厚さが一定なら、導電層とセンサとの間隔も
一定になるのである。容量的な測定を行なう場合は、フ
ィルムの強度が部分的に異なってい”ても、それは上述
の方法で簡単に補償することができる。各センサは、後
述する動作原理に従って、部分的に限定された面領域だ
けを測定する。従ってセンサを緊密に配置すれば、膜厚
のプロフィールを正確に検出することができる。普通、
帯状体着層装置には多数のガイドローラが設けられてい
るので、これらのローラにセンサを設けても大したスペ
ースを必要としない。また新しいフィルムないし帯状体
を装置に装着する際にも全く問題は生じない。本発明ｄ
装置によれば、相応数の薄膜材料源を狭い範囲内で調整
することができる。従って、帯状体の走行方向と垂直な
一方向で、膜厚を均一にすることができる。

次に、本発明により得られる効果を明らかにするため、
本発明の装置の作用と従来技術によるそれとを比較する
。一般に、帯状体の一方にのみ誘導コイルを設けた場合
、その磁界強度はセンサー薄膜間の間隔の３乗に反比例
して減衰する。従って、この間隔が１ｕで、帯状体が±
０．１關だけ横方向に運動する場合、約３０％の測定誤
差が生じる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第２３４５
８４９号公報記載の装置のように、帯状体の両側に２つ
の誘導コイルを配置した場合、両コイル間の空隙幅の４
０％の範囲内で、測定誤差は５％になる。しかし、その
ためには相当なコストを必要とし、また帯状体着層装置
の操作も難しくなる。これに対して本発明の装置では、
構造を簡単にした上で、誤差を最大１％にまで抑えるこ
とができる。誤差１％というのはどんな使用例でも許容
される値である。

この場合、センサを常に静止しているように構成するこ
ともできる。この時、ガイドローラは長手方向に分割さ
れ、ローラ部分の間にセンサが配置される。また、ガイ
ドローラの被覆部を極めて薄肉厚に構成し、中空ローラ
の中で常に静止しているようにセンサを配置することも
できる。ただし、このような構成では被覆部に特別な材
料を使用しなければならない。さらに、センサと被測定
薄膜との間隔がかなり大きくなる。

従って、センサの作用面がガイドローラの表面と一致し
、センサがローラと一緒に回転するような構成が最も有
利である。

この構成によれば各センサは、薄膜が設けられたのと逆
の側で、帯状体の基材と間欠的に接触する。その場合そ
の接触の行なわれる距離ないし区間は、帯状体がローラ
に巻付く角度（巻掛角度）に比例する。従って、測定の
行なわれる期間は次のように選定される。つまり、各セ
ンサと薄膜の被測定面部分とが同心円状に運動する期間
、ないし両者が同心の円筒面内に位置する期間である。

このことは相応の電子制御によって、または公知の整流
子技術によって簡単に実現できる。

すべてのセンサをガイドローラの唯１本の外　゛と５線
に沿って配置する場合、個々のセンサに固有の伝送装置
を設けることができる。この伝送装置は、例えば信号を
取出すためのスリッゾリングである。

ただし、伝送装置を節減するためには次のような構成が
有利である。つまりセンサをガイドローラの周方向で階
段状にないしずらして配置し、かつそれぞれの角度位置
に依存してセンサを時間的に順次連続して評価回路と接
続するのである。

実施例 次に図面を参照しながら実施例について本発明の詳細な
説明する。

第１図は本発明による装置の実施例のブロック図である
。この装置には中空のガイドローラ１が設けられ、それ
は同筒形の被覆部２を有している。この被覆部の３つの
箇所Ａ、Ｂ、Ｃに、凹入部が設けられ、そこにセンサ３
，４．５が配置されている。センサの詳細については第
２図、第３図との関連で後述する。各センサから変換器
６へ線路が延びている。変換器６は、評価回路７へ伝送
できるように測定信号を変換する。この例では、変換器
６は測定値に比例する電気信号を発生し、２つのスリッ
プリング８゜９に供給する。スリップリング８，９は摺
動接点１０，１１と接触している。摺動接点１０゜１１
から取出された電圧は、線路１２．１３を介して評価回
路７へ伝送される。

ガイドローラ１は軸１４を有し、それは支承部材（図示
せず）によって支承されている。軸１４の一方の端部に
は、その角度位置を示す位置発信器１５が設けられ、位
置指示器１６と共働する。このような装置は公知である
。この装置は、例えば磁気的に動作し、線路１７’、１
８’を介して位置信号を評価回路７へ伝送する。従つて
、限定された期間内、つまりガイドローラ１の所定回転
角度間隔内に、個々の測定値を時間的に順次連続して検
出することができる。評価装置７には表示装置１７，１
８，１９が配属されている。各表示装置１７，１８，１
９は個々のセンサ３，４．５に対応している。

測定信号を直流導電的に伝送する代わりに、例えば無線
信号として無接点経路を介して遠隔伝送してもよい。こ
の場合、変換器６が送信機を有していることが前提とな
る。この時、評価回路７には対応する受信機が設けられ
る。また、各センサ専用の送信機を変換器６に設け、そ
れらを個々のセンサ３，４．５と接続してもよい。

その表面に薄膜の形成された帯状体２０がガイドローラ
１に供給される。帯状体２０は矢印２１の方向に水平に
到来し、矢印２２の方向に垂直に送り出される。従って
巻終角度は９０°で　（ある。

ガイドロー−）１は、類似の多くのローラを有する帯状
体輸送装置の一部である。ただし、繰出しローラや巻取
りローラは図示していない。

輸送装置？全体は、同じく６図示されていない真空室に
取付けられている。真空室の中には薄膜材料源がある。

、このような平膜材料源としては、真空蒸着装置ないし
カッーｒス・ぞツタリング装置が考えられる。

第２図は、ガイドローラ１のセンサ３，４゜５を含む部
分の軸方向断面図である。ローラの同筒状被覆部２に密
着する帯状体２０も、その上に形成される薄膜２３と共
に断面図として示されている。ただし、その縮尺はかな
り拡大しである。この例では、各センサは壷形コア２５
に埋込まれた誘導コイル２４から成っている。

この壷形コアの極子面は帯状体２０ないし薄膜２３と反
対の方向を向いている。誘導コイル２４は高周波発生器
２６から給電される。誘導コイルおよび壷形コアの、従
ってセンサの誘導特性は、薄膜２３の面抵抗ないし膜厚
−によって変化する。この変化は測定信号の形で変換器
６に供給される。変換器６の出力信号は評価回路７に加
えられる。

第３図は第２図の装置の変形実施例である。

この例では、センサ３，４．５はコンデンサ極板２７か
ら成り、それは同筒状被覆部２０表面に密着している。

つまり被覆部２で同筒面を共有している。ただし、両者
の間には十分な電気絶縁を施さなければならない。コン
デンサ極板２７も高周波発生器２６から給電され、また
導電層２３と共にコンデンサを形成している。このコン
デンサの誘電体は、帯状体２ｏの基材、゛つまり一般的
には熱可塑性材料から成っている。

こうして形成された装置の電圧は、コンデンサ板の上方
にある薄膜部分の面抵抗によって変化する。この変化は
測定信号として変換器６に供給され、そこから評価回路
７へ転送される。

第２図に示した誘導性センサは、比較的厚い薄膜の測定
に適している。その測定範囲は、高周波発生器の出力周
波数に応じて、ナノメータ領域からミリメータ領域まで
拡がっている。それに相応する面抵抗は、単位面積当り
５ｏΩ〜数ｍΩである。

これに対して第３図の容量性センサは、極めて薄い、従
って高抵抗の薄膜に適している。その測定範囲は、高周
波発生器２６の周波数に応じて、単位面積当り１０Ω〜
数ＭΩとなる。

第養゛図は、センサ３，４．５と変換器６．伝送装置２
８および評価回路７との接続関係をブロック図として示
している。伝送装置２８は、第１図のスリップリングな
いし摺動接点８／１０．９／１１から成っている。

以上の装置は次のように動作する； センサ３，４．５は、ガイドローラの周方向に階段状に
配置されている。センサ３は最初に帯状体（フィルム）
２０と接触し、９０°の巻掛角度だけそれと共に回転す
る０次にセンサ４が、続いてセンサ５が帯状体２０と接
触する。この場合、センサと帯状体２０が同心円状に運
動する範囲、ないし同心状の円筒面を形成する範囲での
み、測定値が検出される。その際、相応するセ／すの位
置は、位置発信器１５および位置指示器１６を介して検
出される。

帯状体２０は、セ／すの数に対応して走行方行（矢印２
１．２２）と直角な方向で個々の部分に分割されるので
、その膜厚を選択的に検出することができる。こうして
、帯状体２００個々の「ストライプ」を個別に検出でき
、またその測定信号を相応の目標値と比較することによ
って、対応する薄膜材料源を個別調整することができる
。第１図の装置の調整方法と、しては、例えばドイツ連
邦共和国特許出願公開第３３３００９２号公報記載の方
法を使用することかできる。

発明の効果 本発明によれば、帯状体の膜厚特性をその幅方向に測定
する装置において、複数のセンサな帯状体の一方の側に
のみ配置し、かつセンサ゛の　１周囲で帯状体がその表
面に垂直な方向に変動するのを抑止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の実施例のゾロツク図、第２
図は誘導コイルから成るセンサを示−す図、第３図はコ
ンデンサ極板から成るセンサを示す図、第４図はセンサ
信号を発生し処理する回路のゾロン、り図である。 １・・・ガイドローラ、２・・・被覆部、３，４，５・
・・センサ、６・・・変換器、７・・・評価回路、８，
９・・・スリップリング、１０，１１・・・摺動接点、
１４・・・軸、１５・・・位置発信器、１６・・・位置
指示器、１７．１８，１９・・・表示装置、２０・・・
帯状体、２３・・・薄膜、２４・・・誘導コイル、２５
・・・壷形コア、２６・・・高周波発生器、２７・・・
コンデンサ極板、２８・・・伝送装置。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ 手続補正書（方式） ％式％ 事件の表示　昭和５９年特許願第２０４２００号発明の
名称 走行帯状体における膜厚を電気的に測定する装置補正を
する者 事件との関係　特許出願人 名称　ライｙｙルトーヘレーウス・ゲゼルシャフト・ミ
ツト“ベシュレンクテル・ノ・フラング 代　理　人 ５． ６゜ ７、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少くとも１つの帯状体用ガイドローラが設けられ、
   局部的に限定された測定範囲を有す、　る複数のセンサ
   が設けられ、該センサが膜厚の尺度となる信号を発生し
   、さらに測定信号用の評価回路が設けられた、真空薄膜
   形成装置の走行帯状体における膜厚を電気的に測定する
   装置において、複数のセンサ（３，４゜５）が、ガイド
   ローラの長手方向に分布してその表面に埋込まれ、また
   ｉｔ配装され、また前記センサが伝送装置（２８）を介
   して評価装置と接続されている、ことを特徴とする走行
   帯状体における膜厚を電気的に測定する装置０ ２、センサ（３，４，５）がガイドローラ（１）と共に
   回転するように配置されている特許請求の範囲第１項記
   載の走行帯状体における膜厚を電気的に測定する装置。 ３、センサ（３，４，５）がガイドローラ（１）の周方
   向に階段状にないしずらして配置され、また該センサ゛
   が四−ラの瞬時位置に依存゛して、時間的に順次連続し
   て評価回路（７）と接続される特許請求の範囲第２項記
   載の走行帯状体における膜厚を電気的に測定する装置。