KR20070109858A - 피복층의 두께계량기구 및 그것을 이용한 피복층형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 도전성 장척 기재(長尺基材)(1)를 반송하면서 피복처리 기지(基地)에서 상기 기재(1) 위에 피복층을 형성하는 장치에 구비된 상기 피복층의 두께를 연속적으로 확인하는 계량기구로서, 상기 피복층의 정전용량치를 계량하는 검지부(4, 8)가, 상기 기지의 전후에 배치되고, 상기 검지부(4, 8)에서의 상기 기재(1)에 부가되는 장력이, 상기 기지에서의 상기 기재(1)에 부가되는 장력보다도 크게 설정된 계량기구이다. 이것에 의해, 장척 기재(1)를 연속해서 반송하면서, 그 표면에 피복층을 형성하는 경우의 반송속도의 변화를 억제하는 동시에, 반송 중의 두께검지부(4, 8)에서의 두께방향의 계량면의 요동의 영향을 최소한으로 해서 피복층의 두께를 보다 고정밀도로 계량할 수 있는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

피복층의 두께계량기구 및 그것을 이용한 피복층형성장치{COATING LAYER THICKNESS MEASUREMENT MECHANISM AND COATING LAYER FORMING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은, 반송 중의 장척 기재(長尺基材)에 소정의 두께 범위의 피복층을 형성하기 위한 두께계량기구 및 이것을 이용한 피복층형성장치에 관한 것이다.

다양한 단면형상의 도전성 장척 기재를 반송하면서, 연속적이며 또한 소정의 속도로 물리적 또는 화학적 수단에 의해 기재면에 피복층을 형성하는 처리 기지(基地)(이하 단순히 기지라고도 함)를 설치한 반송기구는, 소정 범위 내의 두께의 층을 기재의 전체길이에 걸쳐서 형성하는 경우에 이용된다. 대상 기재에는, 구리, 알루미늄 및 금속 필러를 함유한 수지 등의 연질재료에서 텅스텐, 강철 등의 경질재료의 것까지 다양하다. 이와 같은 반송기구에서는, 적어도 기지에서의 기재의 통과속도를 일정하게 제어할 필요가 있다. 이런 연유로, 적정한 범위의 장력을 기재에 기지의 전후에 부가하면서 전체길이에 걸쳐서 동일한 경로를 따르게 해서 기재를 반송할 필요가 있다. 또한 기지에서는 반송되는 기재에 장력이 부가되기 때문에, 기재와 반송용 부재나 기능을 부가하기 위한 상대와의 사이의 슬라이딩 접촉에 의한 마찰이 생겨서, 기재와 공급쪽이나 회수쪽의 반송부재와의 사이보다도 큰 마찰력이 기재에 부가된다.

그 중에서도, 테이프형상이나 섬유형상의 장척 기재의 표면에 높은 치수정밀도로 박층(薄層)을 형성하는 경우에는, 반송 장력의 제어 밸런스가 어렵다. 덧붙여서 말하면 장척의 띠형상 기재(이하 단순히 테이프라고도 함)를 박막형성실 내에 공급하여, 동일 기재 위에 연속해서 성막하는, 이른바 권취방식인 박막형성장치는, 자기기록용, 프린터용, 포장용 등의 각종 테이프의 제조에 널리 사용되고 있다. 기재는, 통상 기지에의 공급부와 기지로부터의 회수부에 있는 롤러 등의 반송부재를 사용해서, 반송부재의 면에 일정의 장력에 의해 접촉하게 하면서 반송되고 있으며, 그때의 테이프와 반송부재 면과의 밀착의 정도, 반송속도 변동에 의한 형성된 층의 두께의 편차 및 층표면의 손상 등이 종래부터 문제로 되고 있으며, 이들의 회피책이 검토되어 왔다.

회피책에는, 상기한 (1) 기재를 공급 또는 회수하기 위한 반송부재의 구조나 배치에 착안한 반송기구에 관한 것과, (2) 층의 표면상태나 물성에 따라서 연산된 두께정보를 연속적으로 검지하고, 그것을 반송부재나 두께에 영향을 미치는 제조요인계에 피드팩하는 것을 들 수 있다.

(1)의 수단은, 예를 들면, 일본국 특개소62-247073호 공보, 일본국 특개소61-264514호 공보 및 일본국 특개소61-278032호 공보에, 그 사례가 소개되어 있다. 이들은, 모두 상기한 롤러 등의 반송부재면에의 테이프의 밀착도의 변화를 억제하는 궁리를 착안하고 있다. 일본국 특개소62-247073호 공보는, 기지의 전후에 속도 가변의 서브 롤러(sub-roller)를, 일본국 특개소61-264514호 공보는, 기지의 전후에 댄서 롤러(dancer roller)를, 일본국 특개소61-278032호 공보는, 회수쪽에 복수의 가이드 롤러쌍을, 각각 배치한 반송기구를 제안하고 있다. 그러나, 이들의 수단에서는, 공급쪽과 회수쪽 반송부의 외경의 경시적인 변화에 의해서, 기재의 속도가 변경되기 때문에, 층의 두께의 편차나 손상의 발생은 피할 수 없다.

(2)의 수단은, 정전용량과 두께의 관계를 이용한 것이 많다. 예를 들면, 일본국 특허제2922376호 공보, 일본국 특개평7-280503호 공보 및 일본국 특개2004-12435호 공보에, 그 사례가 소개되어 있다. 일본국 특허제2922376호 공보는, 시트의 정전용량과 전기저항을 사용해서 두께를 확인하는 수단을 개시하고 있다. 그러나, 이 수단에서는, 특히 층의 고유저항치(재료 고유의 전기저항)가 반도체의 레벨 이상, 특히 1OOkΩㆍ㎝이상으로 되면 층의 두께의 전기저항의존성이 작아져서 계량정밀도가 저하된다. 일본국 특개평7-280503호 공보는, 정전용량을 검지하는 접촉 전극을 회전 가능한 원통형으로 하는 수단을 개시하고 있다. 그러나, 이 수단에서는 특히 층의 표면 기복에 전극의 회전이 추종하기 어려워서 계량정밀도가 저하된다. 일본국 특개2004-12435호 공보는, 우선 변위계에 의해 기재면 또는 형성된 층의 면의 위치가 측정된다. 그리고 이 측정된 위치와 센서가 등거리이며, 또한 형성된 층과 센서가 비접촉상태로 되도록 되어 있다. 그리고, 기재와 센서간의 정전용량이 측정된다. 그리고, 사전 확인된 정전용량과 형성된 층의 두께와의 상관으로부터 두께를 연산하는 수단을 개시하고 있다. 그러나, 이 수단에서는 특히 기복이 있는 기재면이 이동하고 있는 경우에는, 변위계가 즉시 추종할 수 없기 때문에, 센서의 거리 검지와의 시차가 생겨서 계량정밀도가 저하된다. 따라서, 기재가 한정된 기재조건범위를 이탈하면, 층의 두께의 편차나 손상의 발생을 피할 수 없다.

본 발명은, 이상 서술한 종래의 문제의 발생을 억제하기 위해서, 처리부에서의 기재의 반송속도의 변화를 억제하는 동시에, 반송 중의 두께검지부에서의 두께방향의 계량면의 요동의 영향을 최소한으로 해서 피복층의 두께를 보다 고정밀도로 계량할 수 있는 기구와, 그것을 이용한 피복형성장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 도전성 장척 기재를 반송하면서 피복처리 기지에서 기재 위에 피복층을 형성하는 장치에 구비된 피복층의 두께를 연속적으로 확인하는 계량기구로서, 피복처리 기지의 전후에 배치되며, 또한 그 피복층의 정전용량을 계량하는 검지부가 구비되고, 검지부에서의 기재에 부가되는 장력이, 피복처리 기지에서의 기재에 부가되는 장력보다도 크게 설정된 계량기구이다. 또한 본 발명에서는, 바람직하게는, 검지부에서의 기재에 부가되는 장력을 7 내지 400MPa의 범위 내로 제어하고, 나아가서는 기재의 표면거칠기가, Ra로 0.1 내지 2㎛이다.

본 발명에는, 이상의 계량기구를 이용한 피복층형성장치도 포함된다. 또 본 발명에는, 진공증착장치와 같이 진공실 내부에 피복처리 기지와 검지부를 형성했을 경우의 1실시형태로서, 두께계량치의 신뢰성을 높이기 위해서, 검지부와 실 외부의 전기제어계를 연결하는 전기접속로의 이하의 개선도 포함된다. 즉 실의 격벽에 필드스루부(field through portion, 중계지점)를 형성하고, 전기적인 접속부(예를 들면 동축케이블)를 개재해서 전기제어부에 연결하는 경우에, 이 필드스루부와 접속부의 특성임피던스가, 서로 정합되어 있는 피복층형성장치이다.

또한 본 발명에는, 이상 서술한 계량기구에 의해 확인된 피복층의 두께와, 계량기구 내에 기록된 두께제어범위와의 비교정보를 기지의 층을 형성하는 제조요인의 제어계에 피드백하여, 두께가 소망하는 범위 내로 제어되는 피복층형성장치도 포함한다.

본 발명의 계량기구는, 도전성 장척 기재를 반송하면서 피복처리 기지에서 기재 위에 피복층을 형성할 때에 매우 적합하게 이용되지만, 검지부 근방에만 장력을 상승시켜서 검지할 때의 반송에 의한 피복층 계량면의 요동의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 이런 연유로, 피복층의 두께를 보다 높은 정밀도로 계량할 수 있다. 또 기지 전후의 검지부에 장력이 부가되기 때문에, 기지에서의 기재의 반송속도가, 보다 확실히 소망하는 범위 내로 제어할 수 있고, 변속 등에 의한 층의 손상 가능성도 종래 이상으로 적게 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 계량기구를 사용함으로써 검지부에서의 두께데이터의 신뢰성이 높아지기 때문에, 상기의 기지에서의 반송속도제어에 의한 피복층의 형성속도의 변화 억제에 부가해서, 이 데이터를 기지의 온도 등 층을 형성하는 제조요인의 제어계에 피드팩함으로써, 길이방향에서의 두께의 편차가 보다 작은 피복재를 얻을 수 있다.

본 발명은, 도전성 장척 기재 위에 형성된 소정범위의 유전율, 전기저항을 가지며, 또 요철 등의 소정의 표면상태를 가지는 피복층의 두께를, 기재에 과도하지 않은 정도의 장력을 부가해서 기재를 반송하면서, 연속적이며 또한 높은 정밀도로 확인하는 계량기구에 관한 것이다. 본 발명의 두께계량기구는, 그 검지부를 피복처리 기지의 전후에 배치한다. 검지부는, 정전용량센서 감지식이며, 검지부에서의 기재에, 피복처리 기지에서의 기재에 부가되는 장력보다도 큰 장력을 부가하는 것이다. 또한 본 발명의 기재에 부가되는 장력은, 롤러에 부가되는 토크를 검출함으로써 확인된다.

기재를 반송하면서 그 표면에 소정의 피복층을 형성하는 경우, 피복층이 형성되는 기지에서의 환경이나 반송부재의 반송속도의 변화에 의해서 피복층의 품질이 좌우된다. 본 발명의 계량기구를 이용하는 피복장치에서는, 우선 기재의 길이방향의 두께 등의 품질의 변동에 영향을 미치는 기지 내에서의 기재의 반송속도를 어느 범위 내로 억제할 필요가 있다. 그런 연유로, 기재의 공급쪽과 회수쪽간의 시간경과에 수반하는 장력의 언밸런스를 배려하면서, 기지에서의 반송부재의 반송 스트로크를 조정할 필요가 있다. 따라서, 롤러 등의 반송부재에 소정의 회전 토크를 부여한다. 구체적으로는, 공급쪽에서 반송방향과는 반대방향의 힘인 장력 T₁이, 회수쪽에서 반송방향의 T₁보다 작은 힘인 장력 T₂가 기재에 부가되도록 토크 모터 등에 의해 제어된다. 이것에 의해서 기재는, 적당히 긴장하게 되기 때문에 롤러 등의 반송부재에 밀착시켜서 반송할 수 있다. 기지와 기재와의 사이에서 최대 마찰력 F의 범위 내의 마찰력이 부가됨으로써 반송방향으로 기재가 이동되도록 한다. 상술한 바와 같이, 처리를 정상상태로 유지하기 위해서 늘 F > T₁ > T₂로 되도록 제어되고 있다.

본 발명의 계량기구는, 기재를 상기와 같은 장력 관계를 유지해서 정속 반송하면서, 피복층이 형성되는 전후의 정전용량치를, 기지의 전후의 검지부에서, 보다 높은 신뢰성과 보다 작은 편차로 검지하고, 그 차이로부터 층의 두께를 연산하는 구조인 것이다. 상기와 같이, 기재가, 소정범위 내의 속도로 제어되면서 반송되고 있으면, 어느 정도의 계량정밀도의 확보는 가능하다. 그러나, 그럼에도 불구하고 반송되는 기재나 층 표면의 요동이 적잖이 발생한다. 이런 연유로 보다 높은 정밀도로 계량하기 위해서는, 그 요동을 최소한으로 억제할 필요가 있다.

본 발명의 계량기구는, 도전성 장척 기재를 반송하면서 피복처리 기지에서 기재 위에 피복층을 형성할 때에 검지부 근방만 장력을 상승시키고, 동일층의 정전용량치를 계량하는 것이며, 반송에 의한 피복층의 동일계량치를 확인할 때의 기재 계량면의 요동의 영향을 최소한으로 억제하는 것이다. 이것에 의해서 피복층의 두께를 보다 높은 정밀도로 계량할 수 있다. 검지부 부근만 기재에 장력을 부가하는 수단으로서는, 예를 들면, 롤러방식인 반송기구에서는 검지부의 직전 직후에 핀치 롤러를 배치하면 된다. 또 예를 들면, 벨트방식인 반송기구에서도 벨트 아래에 핀치 롤러를 배치하면 된다. 또 기지 전후의 검지부에 장력이 부가되기 때문에, 기지에서의 기재의 반송속도가, 보다 확실히 소망하는 범위 내로 제어할 수 있으며, 변속 등에 의한 층의 손상 기회도 종래 이상으로 적게 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 계량기구를 사용함으로써 검지부에서 계량되는 물성치의 신뢰성을 높일 수 있으며, 그 결과, 얻어지는 두께데이터의 신뢰성이 높아진다. 이런 연유로, 상기의 기지에서의 반송속도제어에 부가해서, 이 데이터를 기지의 증발원의 온도 등 층을 형성하는 제조요인의 제어계에 피드백함으로써, 길이방향에서의 두께의 편차가 보다 작은 피복재를 얻을 수 있다.

검지부에서의 도전성의 기재에 부가하는 적정한 장력은, 주로 기재의 재질의 경도에 의해서 다르지만, 구리, 알루미늄 및 금속 필러를 함유한 수지 등의 연질재료에서 텅스텐, 강철 등의 경질재료인 것까지 포함하며, 7 내지 400MPa의 범위 내인 것이 바람직하다. 하한 미만에서는, 기재의 두께방향에서의 요동(기재의 반송에 의한 두께방향의 요동 및 형성된 층 표면의 요철에 의한 요동 등)이 억제되기 어려워지며, 검지데이터에 그 영향이 나타나기 쉬워진다. 한편 상한을 초과하면, 연질인 기재에서는 과도해지기 쉬우며, 기지의 환경에 따라서는(예를 들면, 기지의 온도가 검지부보다 상승하게 되는 경우에는) 기재의 두께 변동을 초래하는 경우가 있다. 보다 바람직하게는, 장력의 범위는 50 내지 300MPa이다.

본 발명의 계량기구의 계량정밀도는, 통상의 기재나 층의 요철(표면거칠기 Ra로는 0.01 내지 10㎛ 정도의 범위의 요철)에서는 크게 좌우되지 않지만, Ra로 0.1 내지 2㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 특히 O.5㎛이상에서는, 검지부 부근에 장력을 부가하지 않는 종래의 검지수단보다 높은 정밀도로 계량할 수 있다. 이상의 본 발명의 계량기구에서는 고유의 전기저항치가 1OOkΩㆍ㎝이상인 피복층의 경우에서도 우수한 정밀도의 결과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 상술한 특허문헌 4의 경우와 같이 전기저항에 의해 층의 두께를 측정하는 경우에는, 이 레벨의 고유저항의 재료로 이루어지는 피복층에서는, 기재를 반송할 때의 요동이 있으면, 그 두께에 관계없이 접촉저항치도 커지기 때문에, 계량되는 벌크의 전기저항치의 값으로부터 두께로 정밀도 양호하게 일률적으로 환산하기 어렵다. 본 발명의 계량기구에서는 정전용량으로부터 층의 두께를 측정하므로, 고유전기저항의 값에는 좌우되지 않는다.

이상 서술해 온 본 발명의 계량기구는, 그 높은 계량정밀도의 두께데이터를 얻을 수 있기 때문에, 장척 기재를 반송하면서 그 위에 피복층을 형성하는 제조수단에 매우 적합하며, 이와 같은 계량원리를 이용할 수 있는 모든 피복층의 형성장치에 사용할 수 있다. 또 기지에서의 변속현상도 생기기 어렵고, 그것에 의한 피복재의 손상의 기회도 종래 이상으로 적어진다. 이것에 의해서, 상술한 바와 같이, 검지부에서의 두께데이터의 신뢰성이 높아지는 동시에, 이하에 서술하는 바와 같이, 이 데이터를 기지의 온도 등의 층을 형성하는 제조요인의 제어계에 피드백함으로써 길이방향에서의 두께의 편차가 보다 작은 피복재를 얻을 수 있다.

본 발명의 계량기구를 구비한 피복층의 형성장치의 일례로서, 진공증착장치와 같이 진공실에 기지 및 검지부가 있는 장치가 있다. 이런 경우, 검지부의 전기제어부는, 통상 진공실 외부에 설치되고, 진공실의 격벽에 설치된 필드스루부(중계지점)를 경유해서 동축케이블 등의 전기적 접속부에 연결되어 있다. 이와 같은 경우, 전기적 접속부와 필드스루부의 특성임피던스가, 서로 정합되어 있는 피복층형성장치로 한다. 이것에 의해서, 검지부에서 얻어진 높은 계량정밀도의 두께데이터가, 제어부에 변질되는 일 없이 송신된다.

본 발명의 계량기구를 구비한 피복층의 형성장치의 다른 일례로서, 얻어진 계량데이터를 제어부에 송신하고, 그래서 소망되는 범위의 두께로 하기 위해서 미리 준비된 정보와 비교해서, 제조요인제어정보를 기지의 제어계에 피드팩하는 구조를 구비한 형성장치가 있다. 이것에 의해서, 소망하는 두께 범위의 편차로 억제한 피복층이 기재의 전체길이에 걸쳐서 용이하게 형성할 수 있다. 이하 본 발명을 실시예에 의해서 설명하지만, 본 발명은, 이 내용에 한정되지 않는다.

실시예 1

[금속박 테이프에 Si증착층 형성]

도 1을 참조해서, 도전성 필름인 기재(1)는, 도면의 오른쪽 진공실(2) 외부에 설치된 공급쪽 롤러(도시하지 않음)로부터 진공실 내부에 설치된 처리 기지의 롤러(3)에 반송되고, Si 등의 증착층이 그 표면에 형성된 후, 도면의 왼쪽 진공실 외부에 설치된 회수쪽 롤러(도시하지 않음)에 권취 회수된다. 공급쪽 롤러는, 예를 들면, 전자식인 토크 제어기구를 개재해서 모터에 의해 구동되고, 반송방향과는 반대방향의 힘인 장력 T₁을 기재(1)에 전송하도록 설정되어 있다. 한편 회수쪽 롤러는, 전자식인 토크 제어기구를 개재해서 모터에 의해 구동되고, 반송방향의 힘인 장력 T₂를 기재(1)에 전송하도록 설정되어 있다. 처리 기지의 롤러(3)는, 서보 모터(도시하지 않음)에 의해 이들 장력 T₁ 및 T₂의 차이를 상시 적정한 범위 내로 제어하도록 설정되어 있다. 또한 동일 롤러에의 기재(1)의 접촉각(롤러에 기재가 슬라이딩 접촉하는 외주부에 대응하는 중심각. 즉 도면의 θ)을 결정해서 피복처리를 실행하는 경우에는, 양검지부의 사이의 구간의 외부쪽에 적절히 가이드 롤러 등을 배치한다. 본 실시예에서는 진공실 외부의 공급쪽과 회수쪽에 가이드 롤러(도시하지 않음)를 설치해서, 동일 롤러에의 테이프의 접촉각이, 거의 220도로 되도록 하였다.

공급된 기재(1)는, 기지의 롤러(3)에 이르기 전에 검지부(4)에서 2쌍의 핀치 롤러(41와 42)에 의해 그 사이에서만 인장 응력인 장력 T₃이 부가되고, 1쌍의 정전용량식 변위계(정전용량센서)(43)에 의해서 두께 t₁이 측량된다. 층이 형성된 기재(1)는, 기지의 롤러(3)를 통과한 후에 검지부(8)에서 2쌍의 핀치 롤러(81과 82)에 의해 그 사이에서만 인장 응력인 장력 T₃이 부가되고, 1쌍의 정전용량식 변위계(정전용량센서)(83)에 의해 두께 t₂가 측량된다. 이들의 변위계(이하 단순히 센서라고도 함)에 의해 계량된 두께 t₁ 및 t₂는, 각각의 변위계로부터 진공실의 벽에 설치된 필드스루(중계지점)(91과 92) 및 동축케이블로 이루어지는 전기적 접속부(93과 94)를 경유해서, 제어기(10)에 전송되고, 연속적으로 형성된 피복층의 두께(t₂-t₁)가, 연산되어서 산출되도록 되어 있다. 또한 중계지점과 동축케이블의 특성임피던스는, 50Ω으로 정합되어 있다.

또한 전체길이가 다 반송될 때까지는, 기재 권취 외경의 공급쪽에서의 감소와 회수쪽에서의 증가가 진행되기 때문에, 이것에 의한 증착층의 품질의 변동을 억제하는 경시보상이 필요하다. 롤러(3)의 냉각능력과 증착에 필요한 최소한의 시간, 기재(1)에 과도하지 않은, 허용되는 마찰하중의 범위 등, 증착품질확보의 면에서, 롤러(3)의 회전속도의 적정범위를 결정하는 것도 필요하다. 이상의 관점에서, 토크 제어와 서보 제어와의 레벨도 포함해서, 미리 프로그래밍하였다. 그 결과, 증착 기지의 롤러(3)의 회전속도를 0.2RPM(매분의 회전수, 이것은 반송속도로 환산하면 100m/분에 상당함)으로 하였다. 장력 T₁ 및 T₂에 상당하는 인장하중을, 전자는, 168g(초기) 내지 210g(최종), 후자는, 125g(초기) 내지 10Og(최종)으로 하였다.

기재(1)를 권취한 롤러의 외경은, CCD카메라로 촬영한 화상을 처리함으로써 측정하였다. 즉 도 3과 같이 CCD카메라(6)를 직경방향으로 이동해서 콘트라스트에 의해서 최외주부를 검지하고, 다음에 축방향으로 이동해서 노출되어 있는 축심(5)의 외주를 마찬가지로 검지하고, 양자의 좌표의 차이 분에 의해서 기재(1)의 외경(7)을 측정한다. 측정된 외경(7)과 토크 모터 출력의 곱이 미리 결정된 값으로 되도록 토크 모터의 출력을 제어하도록 하였다. 또한 기재(1) 및 형성층에 고착되거나 신축 등에 의한 손상은 없었다. 또한 테이프의 반송속도는, 회수쪽에서 기재면으로 검출 롤러를 접촉시켜서, 부속인 로터리 인코더에 의해 반송거리를 계량하고, 타이머와 연동시켜서 간헐적으로 속도를 확인하였다. 그 결과의 일례를 도 2에 나타낸다.

상기와 같은 검지부(4, 8)와 반송기구를 가지는 증착장치를 이용해서, 전자선조사에 의해서 증발시킨 실리콘(Si)소스를, 냉매가 통하는 냉각실이 내장된 롤러(3) 위의 각종 기재면에 석출시켜서 실리콘층을 증착 피복하였다. 또한 상술한 동일 롤러(3)에의 테이프의 접촉각으로부터 추산한 기재(1)의 접촉면적, 미리 실험에 의해 확인된 기재(1)와 롤러(3)간의 마찰계수 및 공급쪽과 회수쪽과의 장력을 감안해서 기재(1)와 처리 기지 롤러의 마찰하중 300g을 확인하였다. 이것은, 기재(1)가 자체의 신축에 의해서 손상을 받지 않는 정도의 하중레벨이다.

기재(1)은, 표 1의 「도전성 기재」의 난에 기재된 것을 준비하였다. 기재(1)의 폭은, 모두 130㎜이며 전체길이는 500m이다. 재질 란의 표시 「Cu」, 「Al」, 「SUS」 및 「Mo」는, 각각 순동, 순알루미늄, 18-8 스테인리스 강철 및 순몰리브덴인 것을 나타낸다. 기재(1)의 표면거칠기는, JIS B 0601-1994에 의거해서 확인된 Ra의 값이다. 기지의 직전 직후의 검지부(4, 8)에서 핀치 롤러(41, 42, 81, 82)에 의해서 부가되는 장력 T₃은, 표와 같다.

이와 같이 해서 표 1에 기재된 조건으로 시료를 제작하면서, 기지 전후의 검지부(4, 8)의 센서의 막두께데이터로부터 피복층의 두께를 연속적으로 연산 계량하여 기록하였다. 표의 「두께계량치」의 난에는, 그 합계치 중에서 기재(1)의 길이방향에 등간격으로 30지점에서 발취된 두께의 평균치(데이터의 총계를 30으로 제산한 산술평균치)와 편차(30개의 표준편차)를 나타낸다. 또 표의 「두께실측치의 편차」의 난에는, 계량기록의 3O지점에 대응하는 실제의 시료의 지점에서의 두께를 확인해서 얻은 편차(30개의 표준편차)를 나타낸다. 이 두께는, 이하와 같이 해서 확인하였다. 각 지점을 소정 면적 A의 금형으로 구멍을 내고, 이것을 용매에 용해시켜서 유도플라스마발광 분광분석에 의해서 피복된 양을 확인하고, 그 밀도로부터 환산된 체적 V를 산출해서 V/A로 상당량의 두께로 환산하였다. 또한 표 1의 「피복층」의 난의 재질표시 「Si」는, 실리콘인 것을 나타낸다.

이 결과에서 이하를 알 수 있다. (1) 시료(8)의 경우는, 본 발명의 계량기구가 구비되어 있지 않고, 그 데이터에서 분명한 바와 같이, 합계치의 편차는, 실측치(참값)의 편차보다 커지고 있으며, 그 편차는, 평균치의 8%이다. 이것은 검지부(4, 8)에서의 기재(1)의 요동이 억제되어 있지 않기 때문에, 그 영향이 나타나고 있는 것에 의한 것이다. 이것에 비해서, 그 이외의 본 발명 시료의 계량치의 편차는, 평균치의 6%이내로 억제되며, 모두 대응하는 실측치의 편차(참값의 편차)와의 차이가, 보다 작게 억제되고 있다. 이 결과에서, 계량기구를 구비하지 않은 종래의 계량치에 비해서, 본 발명의 계량치의 신뢰성은, 보다 높다. (2) 검지부(4, 8)의 장력 T₃을 7 내지 400MPa의 범위로 함으로써, 계량치의 편차는, 평균치 5㎛에 대하여 5%이하로 억제할 수 있다. 또한 50 내지 300MPa의 범위로 함으로써, 계량치의 편차는, 평균치 5㎛에 대하여 4%이하로 억제할 수 있다. (3) 또한 이상에 부가해서 기재(1)의 표면거칠기가 Ra로 0.1 내지 2㎛의 범위에서는, 본 발명의 계량기구에서의 계량치의 편차는, 4%이내로 억제되며, 실측치의 편차(참값의 편차)와의 차이가 거의 없어진다. (4) 이상의 결과는, 경도가 다른 기재(1)에서도, 또 기재(1)의 두께가 통상 범위로 변경되어도, 재현된다.

실시예 2

[금속박 테이프에의 각종 증자층의 형성과, 그 계량치의 제조계에의 피드백]

실시예 1에서 이용한 폭 130㎜이며 두께 10㎛, 길이 500m, 그 표면거칠기가 Ra로 2㎛인 순동박의 기재(1)를 준비하였다. 실시예 1과 거의 동일한 반송조건으로 하고, 검지부(4, 8)의 장력 T₃을 200MPa로 설정해서, 표 2의 「피복층」의 재질 난에 기재의 각종 재질의 층을 평균두께 5㎛정도로 기재면에 증착시켰다.

또한 그 재질의 고유저항이 반도체영역의 그것보다 커지면, 고유저항의 변화 Δρ에 의한 정전용량의 변화 ΔC(ΔC/Δρ)가 작아지며 정전용량식 센서에서의 두께계량치의 변화 ρt도 작아진다. 이런 연유로 본 발명의 계량기구에서는, 기재(1)의 요동에 의한 두께 t의 편차를 억제하고는 있지만, 실측치에 대한 그 신뢰성이 저하된다. 이것을 해소하기 위해서, 본 실시의 형태의 계량기구에는 (a) 피복층의 재질마다의 고유저항과 정전용량의 상관(ΔC/Δρ)에 의해 계량된 두께를 교정하는 프로그램을 연산회로에 추가하였다.

또 기재(1)의 온도특성도 재질에 따라서 다르며, 계량치가 검지부(4, 8)의 온도의 영향을 받는 것도 상정되기 때문에, 검지부(4, 8)의 기재(1)의 온도는, 근방에 열전대를 설치해서 실측하고, 연산회로에 의해 피복층의 두께계량치를 실온치로 보정할 수 있도록 제어기(10)를 프로그래밍하였다. 본 실시예에서는, 또한 (b) 이상과 같이 교정 보상된 두께데이터를 관계하는 기지의 제어기(10)에 피드백해서, 늘 기재(1)가 소망하는 두께범위와 비교되어서, 일정의 편차 내로 수용되도록 하였다. 본 실시예에서는, 교정 보상된 두께데이터치와 소망하는 두께범위의 중앙치를 비교해서 얻어진 편차에 의해서 증착 소스의 증발원의 온도를 제어하도록 하였다. 표 2의 「두께계량치 1]과 「두께계량치 2」는, 각각 (a)와 (b)에서 시행한 결과이다. 또한 「두께실측치」는, 실시예 1과 동일한 순서로 확인하였다.

피복층의 소재는, 표 2의 「피복층」의 재질 난에 기재된 것을 준비하였다. 표시의 「TN」, 「VO」, 「SO」 및 「AO」는, 각각 질화티타늄계 재료(실온의 고유저항이 13Ωㆍ㎝인 것), 오산화바나듐계 재료(동일 550Ωㆍ㎝인 것), 산화주석계 재료(동일 1.5×10⁹Ωㆍ㎝인 것) 및 산화알루미늄계 재료(동일 3×10¹⁵Ωㆍ㎝인 것)를 나타낸다. 또한 시료번호 36, 37은, 각각 실시예 1의 시료 2, 8과 동일한 실리콘(Si, 실온의 고유저항이 2.3×10⁵Ωㆍ㎝)이 피복된 것이다. 또한 피복층을 형성하기 위한 증발원과 실 내 분위기는 이하와 같다. 질화티타늄은, 금속티타늄을 질소 중에서, 오산화바나듐은, 금속바나듐을 산소 분위기 속에서, 산화주석은, 금속주석을 산소 분위기 속에서, 산화알루미늄은, 알루미늄을 산소 분위기 속에서, 실리콘은 진공 중에서 각각 실행하였다.

표 2에 그 결과를 나타낸다. 또한 각 재료마다 상단 및 중단이, 모두 검지부(4, 8)에 핀치 롤러(41, 42, 81, 82)를 설치해서 기재(1)에 장력 200MPa를 부가한 것이며, 하단은, 핀치 롤러(41, 42, 81, 82)를 분리해서 검지부(4, 8)에 있어서 기재(1)에 장력을 부가하고 있지 않은 비교예이다. 또한 표 2에는 기재하지 않지만, 상기 (b)에서, 두께교정데이터를 증발원의 히터뿐만이 아니라, 또한 반송부의 롤러구동부(각 제어 모터)에도 동시에 피드백해서, 반송속도도 조정하도록 한바, 어느 시료에서도 두께계량치 2에 비해서, 또한 10%정도 편차를 작게 할 수 있었다.

* 표시는 비교예.

이상의 결과에서 이하의 것을 알 수 있다. 우선 실시예 1과 마찬가지로 (1) 검지부(4, 8)에 장력을 부가해서 계량된 본 발명의 데이터의 편차는, 장력을 부가지하지 않고 계량된 종래의 계량법의 그것에 비해서 작으며, 실측치(참값)에 가깝다. 따라서, 데이터의 신뢰성이 높다.

(2) 두께교정데이터를 증발원이나 반송의 구동부에 피드백하는 (b)의 수단을 채용하면, 그것을 채용하지 않은 (a)의 경우에 비해서 편차가, 실측치에 가까워지고 있으며, 보다 신뢰성이 높은 데이터를 얻을 수 있다. 즉 두께계량치 1보다도 동일 두께계량치 2의 쪽이 실측치에 가까운 편차가 억제되고 있다.

본 발명의 계량기구는, 도전성 장척 기재를 반송하면서 피복처리 기지에서 기재 위에 피복층을 형성하는 경우의 층의 두께를, 반송에 의한 기재의 요동을 억제하면서 연속적이며 또한 고정밀도로 계량할 수 있다. 본 발명의 계량기구를 사용함으로써 검지부에서의 두께데이터의 신뢰성이 높아지기 때문에, 상기의 기지에서의 반송속도제어에 의한 피복층의 형성속도의 변화억제에 부가해서, 이 데이터를 기지의 온도 등 층을 형성하는 제조요인의 제어계에 피드백함으로써, 길이방향에서의 두께의 편차가 보다 작은 피복재를 얻을 수 있다.

본 발명을 상세히 설명하여 나타내 왔지만, 이것은 예시를 위한 것일 뿐, 한정되어서는 아니 되며, 발명의 정신과 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이 분명히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 기재의 두께를 계량하는 기구를 구비한 진공증착피복처리장치를 모식적으로 도시하는 도면;

도 2는 본 발명의 실시예의 기재의 반송거리와 반송속도의 상관예를 나타내는 도면;

도 3은 본 발명의 실시예의 기재의 반송기구에 있어서의 기재 권취 외경의 연속감시수단의 예를 모식적으로 나타내는 도면.

Claims (6)

1. 도전성 장척 기재(長尺基材)(1)를 반송하면서 피복처리 기지(基地)에서 상기 기재(1) 위에 피복층을 형성하는 장치에 구비된 상기 피복층의 두께를 연속적으로 확인하는 계량기구로서,

   상기 기지의 전후에 배치되고, 또한 상기 피복층의 정전용량치를 계량하는 검지부(4, 8)를 구비하고,

   상기 검지부(4, 8)에서의 상기 기재(1)에 부가되는 장력이, 상기 기지에서의 상기 기재(1)에 부가되는 장력보다도 크게 설정된, 계량기구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 검지부(4, 8)에서의 상기 기재(1)에 부가되는 장력이, 7 내지 400MPa의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 계량기구.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기재(1)의 표면거칠기가, Ra로 0.1 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 계량기구.
4. 제 1항에 기재된 계량기구를 이용한 피복층형성장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 검지부(4, 8) 및 상기 피복처리 기지가 진공실(2) 내부에, 상기 검지부(4, 8)의 전기제어부(10)가 상기 진공실(2) 외부에, 필드스루부(field through portion)(91, 92)가 상기 진공실(2)의 격벽에, 각각 설치되고, 상기 검지부(4, 8)와 상기 제어부(10)와의 사이가 전기적 접속부(93, 94)로 연결되어 있으며, 상기 전기적 접속부(93, 94)와 상기 필드스루부(91, 92)의 특성임피던스가, 서로 정합되어 있는 것을 특징으로 하는 피복층형성장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 계량기구에 의해 확인된 피복층의 두께와 상기 계량기구 내에 기록된 상기 피복층의 두께제어범위와의 비교정보를, 기지의 상기 피복층을 형성하는 제조요인의 제어계에 피드백하여, 두께가 소망하는 범위 내로 제어되는 것을 특징으로 하는 피복층형성장치.