JP2003240515A

JP2003240515A - 膜厚測定方法およびシートの製造方法

Info

Publication number: JP2003240515A
Application number: JP2002038375A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Uchino; 義隆内野; Koji Ishikawa; 浩司石川; Hajime Hirata; 肇平田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】測定対象の測定レンジが広い場合であっても、
一つの測定器で高精度な測定を行うことができる光干渉
による膜厚測定方法を提供する。【解決手段】測定対象に光を照射し、測定対象からの反
射光または透過光を波長毎に分光して得られる干渉波形
から、測定対象の膜厚を求める膜厚測定方法であって、
得られた干渉波形の極値の数または該干渉波形の振幅を
予め設定した基準値と比較し、その結果に応じて複数の
異なる膜厚演算方法の中から一の膜厚演算方法を選択し
て膜厚演算を行うことを特徴とする膜厚測定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光干渉の原理に
基づく膜厚測定方法ならびにシートの製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】高分子フィルム等のシートにおいて、そ
の厚み均一性は重要な品質であり、製品の厚さが不均一
である場合には、ユーザーがこれを使用する段階でハン
ドリング不良、搬送不良、磁性体塗布不良、蒸着不良
等、さまざまなトラブルの原因となる。そこで、シート
を形成する手段を制御して厚さ均一性の優れた製品を製
造するため、また厚さ均一性の悪い製品をユーザーに出
さないという品質管理・工程管理のために、シートの厚
さプロファイルを測定することが重要である。

【０００３】膜厚を測定する方法には、その膜によるβ
線や赤外線の吸収を利用するようにしたものが多いが、
これらは何れも高精度な測定には向かない。より高精度
な測定には、例えば特開昭５６−１１５９０５号公報や
特開昭６３−１６３１０５号公報に開示されている、い
わゆる光干渉方式が採用される。

【０００４】光干渉方式の膜厚測定方法は、白色光が膜
によって反射または透過するときの干渉現象による分光
スペクトルが、白色光の入射角と、フィルムの膜厚と、
屈折率とに依存することを利用し、上記反射光または、
透過光の分光スペクトルを検出し、そのスペクトルから
膜厚を求めるものである。

【０００５】このとき、膜厚を高精度に測定するために
は、分光スペクトルの極値の波長を高精度で検出するこ
とが必要である。

【０００６】しかしながら、測定装置に設定できる分光
範囲には限度があり、干渉波形を電気信号として捉える
ことのできる波長領域は、各測定装置毎で限られてい
る。そのため、各測定装置では、測定対象に応じて十分
な干渉波形が得られる最適な分光範囲を設定しており、
一つの測定器で幅広い測定レンジを確保することは困難
であった。

【０００７】すなわち、シートの膜厚によって、干渉波
形の極値の間隔は異なり、限定された分光範囲の中で
は、測定対象によっては、十分な極値の検出が困難にな
る場合がある。

【０００８】特に、測定対象内部での光の散乱の影響等
を除去するためには、長波長領域で分光した干渉波形か
らの膜厚演算が有効であるが、長波長領域で形成される
干渉波形の周期は大きくなるため、測定対象が薄い場
合、測定器の分光範囲では十分に干渉波形の極値を検出
することは困難である。

【０００９】そのため、測定対象であるシートの厚みに
応じて最適な分光範囲を持つ膜厚測定器が必要となり、
一つの膜厚測定器で幅広いレンジの測定を行うことは不
可能であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の膜厚測定器の上記欠点を解決し、一つの測定器で幅広
いレンジの測定を実現することにある。

【００１１】また、本発明の目的は、高分子フィルムな
どのシートの製造工程において、測定器を変更すること
なく、一つの測定器で幅広いレンジでかかるシートの膜
厚の測定を可能にすることにより、品質や歩留まりを向
上させることのできるシートの製造方法を提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、測定対
象に光を照射し、測定対象からの反射光または透過光を
波長毎に分光して得られる干渉波形から、測定対象の膜
厚を求める膜厚測定方法であって、得られた干渉波形の
極値の数または該干渉波形の振幅を予め設定した基準値
と比較し、その結果に応じて複数の異なる膜厚演算方法
の中から一の膜厚演算方法を選択して膜厚演算を行うこ
とを特徴とする膜厚測定方法によって達成される。

【００１３】また、上記において、前記複数の膜厚演算
方法が、干渉波形の複数の極値に該当するそれぞれの波
長から膜厚を演算する方法、干渉波形の極値に該当する
波長と予め決定しておいた干渉の次数から膜厚を演算す
る方法、干渉波形の極値に該当する波長とその極値を用
いて推定した干渉の次数から膜厚を演算する方法、カー
ブフィッティングにより膜厚を演算する方法、および、
干渉波形を周波数解析した結果に基づいて膜厚を演算す
る方法から選ばれた少なくとも２つの方法である膜厚測
定方法が好ましい。

【００１４】また、上記において、得られた干渉波形の
極値の数または振幅が基準値未満であるか、基準値以上
であるかによって、膜厚演算方法を選択する膜厚測定方
法が好ましい。

【００１５】また、上記において、連続的に膜厚測定を
行なうに際して、前記基準値が、上限値と下限値とから
なり、得られた干渉波形の極値の数または振幅が、前回
測定時は上限値未満であって今回測定時は上限値以上で
ある場合および前回測定時は下限値以上であり、今回測
定時は下限値未満である場合のいずれかの場合にのみ、
前記膜厚演算方法の選択を行う膜厚測定方法が好まし
い。

【００１６】また、上記において、干渉波形の極値の数
が予め設定された値未満の場合は、干渉波形の極値に該
当する波長と予め決定しておいた干渉の次数から膜厚を
演算する方法を選択し、干渉波形の極値の数が予め設定
された値以上の場合は、干渉波形の極値に該当する波長
とその極値を用いて推定した干渉の次数から膜厚を演算
する方法を選択することを特徴とする膜厚測定方法が好
ましい。

【００１７】また、本発明の目的は、測定対象に光を照
射する光照射手段と、光照射手段からの光に対する測定
対象からの反射光または透過光を受光する受光手段と、
この受光手段によって受光された反射光を波長毎に分光
する分光手段と、この分光手段により分光された光をそ
の強度に応じて電気信号に変換する信号変換手段と、こ
の信号変換手段で得られた電気信号の信号波形の極値の
数または該信号波形の振幅を検出する検出手段と、検出
手段により検出された信号波形の極値の数または振幅に
応じて、複数の異なる膜厚演算方法の中から一の膜厚演
算方法を選択する選択手段と、選択された膜厚演算方法
によって膜厚を演算する膜厚演算手段とを有することを
特徴とする膜厚測定装置によって達成される。

【００１８】また、間隙を有する口金から樹脂を吐出し
てシートを製造するに際し、シートの厚みを上記の膜厚
測定装置を用いて測定し、得られた測定値に基づいて口
金の間隙を制御することを特徴とするシートの製造方法
が好ましい。

【００１９】また、本発明の目的は、測定対象に光を照
射し、測定対象からの反射光または透過光を波長毎に分
光することによって得られた干渉波形から測定対象の膜
厚を求める工程をコンピュータに実行させるプログラム
であって、干渉波形の極値の数または該干渉波形の振幅
を検出する検出工程と、検出工程により検出された干渉
波形の極値の数または振幅に応じて、複数の異なる膜厚
演算方法の中から一の膜厚演算方法を選択する選択工程
と、選択された膜厚演算方法によって膜厚を演算する膜
厚演算工程とを有することを特徴とするプログラムによ
って達成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、反射光の分光スペクト
ルから得られる干渉波形の極値の数または振幅を検出
し、その検出した極値の数または振幅に応じて、複数の
異なる膜厚演算方法の中から、最適な一の膜厚演算方法
を選択して膜厚を演算し、膜厚ｄを決定するものであ
る。ここで極値の数とは、使用する測定装置の分光範囲
における極値の数である。

【００２１】以下、本発明の膜厚測定方法を図面を用い
て説明する。

【００２２】図１は本発明による膜厚測定方法のフロー
チャートであり、測定の手順は分光強度スペクトルを測
定する段階１と、この分光強度スペクトルの測定結果に
基づき膜厚演算方法を選択する段階２と、段階２で選択
された膜厚演算方法により膜厚を演算する段階３で構成
される。

【００２３】図２は本発明の膜厚測定方法に用いる光干
渉式膜厚測定装置の一例を示す概略構成図であり、光源
２１、投光部２２、光路変換部２５、分光部２６、デー
タ処理装置２７から構成される。なお、同図および以下
の説明では入射光２３が測定対象２０によって反射され
た反射光２４を用いる反射型光干渉式膜厚測定装置につ
いて述べるが、測定対象２０を透過した透過光を用いる
透過型膜厚測定装置を用いても同様である。

【００２４】以下、図１の各段階について詳細に述べ
る。

【００２５】段階１は図２に示す光干渉式膜厚測定装置
によって実行される。すなわち、光源２１から発し、投
光部２２で平行にされた白色光２３は、一定の入射角θ
で測定対象２０に入射される。入射された光は測定対象
で反射（または透過）されるが、その際、干渉現象によ
り各波長成分の強度が変化する。この反射光２４は光路
変換部２５を経て分光器２６に入射され、電気信号に変
換されてデータ処理装置２７に入力され、波長毎の強度
すなわち、分光強度スペクトルを測定することができ
る。段階１で測定した分光スペクトルをそのまま用いて
その後の工程を行なっても良いが、図２に示す光干渉式
膜厚測定装置の各光学系の持つ分光吸収特性や、膜自体
の持つ分光吸収特性を補償した分光スペクトルを求めて
から、その後の工程を行うのが好ましい。

【００２６】段階２では、段階１における分光強度スペ
クトルの測定結果に基づいて、複数の異なる膜厚演算方
法から、膜厚演算方法の選択を行う。複数の異なる膜厚
演算方法としては、（１）分光強度スペクトルの極値の
数または、振幅を予め設定された基準値と比較し、その
比較結果に応じて、干渉波形の複数の極値に該当するそ
れぞれの波長から膜厚を演算する方法、（２）干渉波形
の極値に該当する波長と予め決定しておいた干渉の次数
とから膜厚を演算する方法、（３）干渉波形の極値に該
当する波長と推定した干渉の次数とから膜厚を演算する
方法、（４）カーブフィッティングにより膜厚を演算す
る方法、および、（５）干渉波形を周波数解析した結果
に基づいて膜厚を演算する方法から選ばれた少なくとも
２つの方法であることが好ましい。

【００２７】膜厚演算方法の選択の仕方は、特に限定さ
れないが、得られた干渉波形の極値の数または振幅が基
準値未満であるか、基準値以上であるかによって、膜厚
演算方法を選択することが好ましい。一つの基準値を用
いて二つの膜厚演算方法から選択しても良いし、二つ以
上の基準値を用いて三つ以上の膜厚演算方法から選択し
ても良い。

【００２８】例えば、基準値として得られた干渉波形の
極値の数を用い、干渉波形の極値の数が予め設定された
値未満の場合は、干渉波形の極値に該当する波長と予め
決定しておいた干渉の次数から膜厚を演算する方法を選
択し、干渉波形の極値の数が予め設定された値以上の場
合は、干渉波形の極値に該当する波長とその極値を用い
て推定した干渉の次数から膜厚を演算する方法を選択す
るようにすると、測定対象の測定レンジが広い場合であ
っても、高精度な測定を行うことができるので好まし
い。

【００２９】連続的に膜厚の測定を行ないながら段階２
の膜厚演算方法の選択を行なう場合は、基準値として、
上限値と下限値の二つの値を設定し、得られた干渉波形
の極値の数または振幅が、前回測定時は上限値未満であ
って今回測定時は上限値以上である場合および前回測定
時は下限値以上であって今回測定時は下限値未満である
場合のいずれかの場合にのみ、前記膜厚演算方法の選択
を行なうことが好ましい。連続的に測定を行なった場
合、分光強度スペクトルも連続的に変化する。その際、
基準値の周辺で分光強度スペクトルの特性が変動した場
合は、膜厚演算方法の切替が頻繁に行なわれることにな
る。膜厚演算方法の切替に伴って多少の測定誤差が発生
することは避けがたいので、切替が頻繁に行なわれると
測定精度が低下するおそれがある。基準値として、上限
値と下限値の二つの値を設定し、上記のようにすること
によって、極値の数または振幅が基準値の周辺で多少変
動したとしても、膜厚演算方法の切替は発生しない。こ
れにより、膜厚演算方法の切替が頻繁に行なわれること
を防ぎ、測定精度を向上させることができる。

【００３０】段階３では、段階２で選択された膜厚演算
方法を用いて膜厚を演算する。

【００３１】以下に、それぞれの膜厚演算方法を詳細に
説明する。

【００３２】（膜厚演算方法１）干渉波形の複数の極値
に該当するそれぞれの波長から膜厚を演算する方法は干
渉波形の隣り合う２つの極値の波長を検出して膜厚演算
を行うもので、まず、段階１で測定した分光スペクトル
のとなり合う極値を与える波長λ_m、λ_m+1を決定する。

【００３３】すなわち、図３に示すように、厚さｄ、屈
折率ｎの膜に入射角θで白色光を照射した場合、表面で
反射した光線Ｉと裏面で反射した光線IIでは

【００３４】

【数１】

【００３５】（１）で表される光学的光路差Δが生じて干渉を起こす。この
ため反射光を分光すると図４に示されるように暗部
（谷）と明部（山）のある分光スペクトルが得られ、そ
の極値を与える波長は、干渉の次数と呼ばれる整数ｍを
用いて次式で表される。

【００３６】

【数２】

【００３７】（極小となる条件）（２）

【００３８】

【数３】

【００３９】（極大となる条件）（３）すなわち、光線Ｉは位相が反転していることを考慮し
て、Δが波長のｍ倍になる波長では光線Ｉと光線IIが逆
位相となってスペクトルは極小となり、Δが波長の（ｍ
＋１／２）倍になる波長では光線Ｉと光線IIが同位相と
なってスペクトルが極大となる。以下では、簡単のため
極小を与える波長λ_mとの場合について説明するが、極
大を与える波長λ_m+1/2についても同様である。

【００４０】式（２）より、隣り合う谷の波長λ_m、λ
_m+1（λ_m＞λ_m+1）を検出すれば、上述のとおり

【００４１】

【数４】

【００４２】（５）であるから、二つの式からｍを消去して、

【００４３】

【数５】

【００４４】（６）となる。

【００４５】この演算方法は測定対象の膜厚が厚い場合
に、膜厚測定精度を高くでき、適したものである。

【００４６】（膜厚演算方法２）干渉波形の極値に該当
する波長と予め決定しておいた干渉の次数とから膜厚を
演算する方法は、干渉波形の極値を与える波長を検出す
るともに、予め干渉の次数を決定しておき、その干渉次
数と干渉波形の極値を与える波長とから膜厚演算を行う
もので、まず、段階１で測定した分光スペクトルからそ
の極値を与える波長λ_mを決定する。前記のように、膜
厚ｄ、屈折率ｎ、入射角θのとき、

【００４７】

【数６】

【００４８】（２）の関係がある。

【００４９】この演算方法は測定対象の膜厚が薄く、膜
厚測定装置の分光範囲中で検出できる干渉波形の極値の
数が少ない場合に適したものである。膜厚が薄い場合、
得られた干渉波形の極値を与える波長の内、長波長側の
極値を与える波長の次数は、膜厚と膜厚測定装置の分光
範囲から予め決定することができる。この予め決定され
た干渉次数と干渉波形の極値を与える波長から、膜厚ｄ
は、

【００５０】

【数７】

【００５１】（４）式（４）により演算される。

【００５２】本方式によれば隣り合う二つの極値の波長
λ_m、λ_m+1のどちらか一方が検出できない場合であって
も、膜厚を決定することができ、測定対象が薄い時や長
波長領域での分光時など、干渉波形の極値が検出し難い
場合であっても、単一の山または谷の波長を検出するこ
とができれば、高精度に膜厚測定が可能である。

【００５３】（膜厚演算方法３）干渉波形の極値に該当
する波長とその極値を用いて推定した干渉の次数とから
膜厚を演算する方法は、干渉波形の極値を与える波長を
検出した後、その極値を用いて推定膜厚を求め、求めた
推定膜厚から推定される干渉の次数と干渉波形の極値を
与える波長とから膜厚演算を行うもので、まず、段階１
で測定した分光スペクトルからその極値を与える波長λ
_mを決定する。

【００５４】次に推定膜厚ｄ_Eを決定する。推定膜厚ｄ_E
を決定する方法としては、予め分かっている膜厚の近似
値ｄ_Pそのものを推定膜厚とする方法がある。すなわ
ち、

【００５５】

【数８】

【００５６】（７）また、推定膜厚ｄ_Eを決定する別の方法として、干渉波
形の複数の極値に該当するそれぞれの波長から膜厚を演
算する方法、すなわち（６）式を用いて算出した膜厚を
用いる方法がある。すなわち、

【００５７】

【数９】

【００５８】（８）また、推定膜厚ｄ_Eを決定する別の方法として、隣接す
る１つ以上の測定点における測定値に基づく方法があ
る。すなわち、隣接する測定点の近いものからその測定
点におけるＫ個の膜厚測定値をｄ_N-1、ｄ_N-2、ｄ_N-3、
・・・ｄ_N-Kとしたとき、

【００５９】

【数１０】

【００６０】（９）によって推定した値を用いる。ここで、ａ₁〜ａ_Kは線形
予測の係数である。

【００６１】なお、この特別な場合として、シートの膜
厚がなだらかに変化し、かつ各測定点における分光スペ
クトルの極値を与える波長λ_mの検出誤差が小さい場合
には、ａ₁＝１．０、ａ₂＝・・・＝ａ_K＝０として、

【００６２】

【数１１】

【００６３】（１０）すなわち、もっとも近接した測定点の膜厚測定値を推定
膜厚値として用いても良い。

【００６４】また、推定膜厚ｄ_Eを決定する別の方法と
して、隣接する測定点における測定値および隣接する測
定点における推定膜厚に基づいて決定する方法がある。
すなわち、隣接する測定点における測定値をｄ_N-1、隣
接する測定点における推定膜厚をｄ_E’としたとき、

【００６５】

【数１２】

【００６６】（１１）によって推定した値を用いる。ここで、ｂは一次遅れの
係数で０＜ｂ＜１である。

【００６７】次に、決定した極値を与える波長λ_mに対
応する干渉次数ｍを決定する。波長λ_mと干渉次数ｍと
膜厚ｄには式（２）の関係があるが、膜厚ｄのかわりに
推定膜厚ｄ_Eを用いたとき、

【００６８】

【数１３】

【００６９】（１２）を満たすｍ_Eは、ｄ_Eがｄの良い近似値であれば、ｍの良
い近似値となっている。したがって上式をｍ_Eについて
解いた

【００７０】

【数１４】

【００７１】（１３）によってｍ_Eを求め、ｍ_Eを整数値に四捨五入した値とし
てｍを決定する。

【００７２】このようにして決定した干渉次数ｍを用い
て、膜厚を算出する。すなわち、

【００７３】

【数１５】

【００７４】（４）により、膜厚を算出する。

【００７５】このとき、λ_mをΔλだけ大きく検出した
とすると、上式で求める膜厚ｄの誤差はΔλ／λ_mに比
例し、従来のように式（６）で求めた膜厚の持つ誤差Δ
λ／（λ_m−λ_m+1）と比較して十分に小さい。したがっ
て、複屈折によってコントラストが低下し、分光スペク
トルの山または谷の波長を検出する精度が悪化しても、
高精度な膜厚測定が可能である。

【００７６】また、本方式の場合も、隣り合う二つの極
値の波長λ_m、λ_m+1のどちらか一方が検出できない場合
であっても、膜厚を決定することができる。したがっ
て、複屈折によってコントラストが低下し、分光スペク
トルの隣り合った山または谷の波長を検出することがで
きなくても、単一の山または谷の波長を検出することが
できれば、高精度に膜厚測定が可能である。

【００７７】上記の推定膜厚ｄ_Eを決定する方法のう
ち、隣接する測定点における測定値を用いる方法、すな
わち式（９）または式（１０）または式（１１）を用い
る方法では、この隣接した測定点における測定方法を特
に限定しない。すなわち、隣接した測定点における測定
方法は、式（６）を用いた従来方法によって測定した値
でも良いし、本発明の方法を用いて測定した値であって
も良い。特に後者の場合、本膜厚測定方法を用いて測定
したＮ−１番目の測定点における膜厚測定方法を用い
て、隣接するＮ番目の測定点の推定膜厚を決定して膜厚
測定を行い、さらにこのＮ番目の測定点における膜厚測
定値から次のＮ＋１番目の推定膜厚を決定して膜厚測定
を行う、というように本測定方法を繰り返して用いても
良い。

【００７８】また、測定場所によって厚みが異なるシー
トの厚みプロファイルを測定する場合だけでなく、同一
測定点であってもその膜厚が時間的に徐々に変化するも
のを測定する場合にも発明による測定方法を用いること
ができる。この場合、上記式（９）および式（１０）を
用いる推定膜厚決定方法では、隣接する測定点の膜厚測
定値を用いるかわりに、その前の時刻での膜厚測定値を
用いれば良い。

【００７９】この演算方法は測定対象の膜厚が厚い場合
に、膜厚測定精度を高くでき、適したものである。

【００８０】（膜厚演算方法４）カーブフィッティング
により膜厚を決定する方法は、段階１で測定した分光ス
ペクトルを最小二乗法などを用いて膜厚と干渉波形の関
数にカーブフィッティングし、得られた干渉波形に対応
する膜厚値を検出する。膜厚ｄと干渉波形ｙの関係は

【００８１】

【数１６】

【００８２】（１４）で表すことができる。ここで、ｎは屈折率、λは波長で
ある。分光スペクトルを式（１４）にカーブフィットす
ることで、式（１４）の各係数は決定され、式（１４）
の係数の中の一つである膜厚ｄも決定される。

【００８３】（膜厚演算方法５）干渉波形を周波数解析
し、その解析結果に基づいて膜厚を演算する方法は、波
長の関数である干渉波形信号ｙを波数の関数信号Ｇ

【００８４】

【数１７】

【００８５】（１５）に変換した後、変換された波数の関数信号Ｇに対して周
知の高速フーリエ変換や自己相関関数などの手法を適用
してスペクトル演算を行い、得られたスペクトルデータ
から最大スペクトル強度を持つ波数の関数信号Ｇの周波
数ｆを求め、さらにその周波数ｆより波数の関数信号Ｇ
での最も確からしい隣り合う極値の波数間隔Ｐを求め、
式（６）を変形して得られた式（１６）により波数間隔
Ｐ（＝１／λ_m−１／λ_m+1）を代入することにより、膜
厚ｄを求める。

【００８６】

【数１８】

【００８７】（１６）以下、本発明に係る膜厚の測定方法を適用してシートを
製造する場合について説明する。

【００８８】図５は一般的なシートの製造設備の概略構
成図を示すものである。

【００８９】押出機５３により押し出された重合体は、
ダイ５４で図５の紙面に垂直な幅方向に拡げられて押し
出されてシート５１となり、延伸機５２により縦方向、
横方向に延伸されて巻取機５６に巻き取られる。

【００９０】このシートの製造方法において、延伸機５
２と巻取機５６の間に、本発明の膜厚測定方法を使用す
る厚さ計５８（たとえば、図２に示すような測定部を有
するもの）を設置し、シートの幅方向厚さプロファイル
を測定する。この幅方向厚さプロファイルが所望の形状
になるように、制御手段５９を介して、ダイ５４のリッ
プ間隙を制御している。

【００９１】このようにして製造されるシートは、一般
的にさまざま厚みの製品が出荷されるが、従来の膜厚演
算方法では測定対象であるシートの厚みに応じて、最適
な分光範囲を持つ膜厚測定器に変更する必要があった。

【００９２】また、このようにして製造されたシート
は、一般的に複屈折を有しているが、製造工程の条件に
よってはシートの幅方向で複屈折の大きさや主軸方向の
幅方向の場所によって異なる場合があり、従って複屈折
による分光スペクトルの歪みの程度もシートの幅方向の
場所によって異なる場合があり、得られる干渉波形に応
じた測定方法の切替えを行わない従来の膜厚測定方式で
は分光スペクトルの歪みが大きな場所では膜厚の測定誤
差が大きくなり、測定された厚さプロファイルの精度が
悪くなる。この結果、測定した厚さプロファイルが実際
のフィルムの厚さプロファイルを表していないために、
制御に使用できなかったり、たとえ測定した厚さプロフ
ァイルを所望の形状になるように制御したとしても、製
造したシートの厚さプロファイルは所望の形状とは異な
ったものになってしまう。

【００９３】そこで、本発明のシートの製造方法におい
ては、上述した本発明の膜厚測定方法を用いて、シート
の幅方向厚さプロファイルを測定し、測定した厚さプロ
ファイルが所望の形状になるように制御する。これによ
って、分光スペクトルに歪みがあっても高精度に膜厚を
測定することができ、したがって、厚さプロファイルを
所望の形状にすることができる。

【００９４】また、本発明の膜厚測定方法を用いて測定
したシートの幅方向厚さプロファイルから、製造したシ
ートを評価し、これが一定の規格内からはずれた場に
は、シートを製品としないことで、客先に出荷されるシ
ートの品質を一定以上に保つとともに、その原因となる
工程を調整・修正することで、不良品を製造し続けるこ
とを防止することができる。

【００９５】

【実施例】ここで、本発明を用いて膜厚を測定した実施
例について説明する。

【００９６】厚さが約６μｍ、屈折率が１．６５のポリ
エステルフィルムＡと、厚さが約０．７μｍ、屈折率
１．６５のポリエステルフィルムＢを図２に示す測定部
を有する厚さ計を用いて測定した。ただし、フィルムか
らの反射光は１１００〜２３００ｎｍの範囲で分光し、
膜厚の演算方法はフィルムからの反射光の分光強度スペ
クトルの極値の数が分光範囲中に３つ未満の場合は、分
光強度スペクトルの極値に該当する波長と、予め分光強
度スペクトルの最も長波長側の谷の極値の干渉次数を１
に決定しておき、この決定しておいた干渉次数を用いて
膜厚演算を行い、分光強度スペクトルの極値の数が３つ
以上の場合は、分光強度スペクトルの極値に該当する波
長と、その極値を用いて推定される干渉次数とから膜厚
演算を行うようにした。フィルムからの反射光を１１０
０〜２３００ｎｍの範囲で分光した結果、図６に示す分
光強度スペクトルを得た。図６に示す通り、分光強度ス
ペクトルの極値の数は、約０．７μｍのフィルムでは１
つ検出でき、約６μｍのフィルムでは６つ検出できた。
また、従来の測定器では、このように分光強度スペクト
ルの極値の数が大きく異なるサンプルについては、一つ
の測定器で測定することはできなかった。

【００９７】図６に示す分光強度スペクトルより本発明
を用いて膜厚を測定した結果を以下に示す。

【００９８】まず、ポリエステルフィルムＡは、図６に
示す分光強度スペクトルの極値の数が６であることか
ら、膜厚演算方法は、分光強度スペクトルの極値に該当
する波長とその極値の数を用いて推定される干渉次数と
から膜厚演算を行う膜厚演算方法が選択される。ポリエ
ステルフィルムＡの分光強度スペクトルの６つの極値の
山−谷に該当する波長を検出し、検出された極値につい
て、それぞれ隣り合う極値の波長とから推定膜厚を演算
する。次に、演算された推定膜厚をもとに、干渉の次数
を計算し、計算した干渉次数から実際の干渉次数を推定
し、推定した干渉次数と分光強度スペクトルの各極値に
該当する波長とから膜厚を演算する。その結果を表１に
示す。

【００９９】

【表１】

【０１００】表１に示すとおり、膜厚演算結果は約５．
９μｍと安定した測定結果を示しており、これらを平均
した値５．９５４μｍが膜厚演算結果となる。

【０１０１】ポリエステルフィルムＢは、図６に示す分
光強度スペクトルの極値の数が１であることから、膜厚
演算方法は分光強度スペクトルの極値の波長と予め決定
しておいた干渉次数とを膜厚演算を行う方法が選択され
る。ポリエステルフィルムＢの分光強度スペクトルの極
値は一つだけ検出できており、この極値は山側である。
予め、分光強度スペクトルの最も長波長側の谷側の極値
の次数を１と決定していることから、山側であるこの極
値の次数は１．５と決定される。この決定された次数と
極値の波長とから膜厚を演算する。その結果を表２に示
す。

【０１０２】

【表２】

【０１０３】表２に示すとおり、膜厚は０．６６４μｍ
と求めることができる。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜厚測定
方法は、測定対象が幅広いレンジであっても膜厚が高精
度に測定できる。したがって、本発明のシートの製造方
法によってシートの厚さプロファイルを正確に測定し、
これを所望の形状に制御することで、幅広い厚みの製品
に対して、厚さプロファイルを制御することができ、製
造したシートの品位が向上する。また、本発明のシート
の製造方法によってシートの厚さプロファイルを正確に
測定し、これを用いて品質管理をすることで、不良品を
客先に流出することを防げるとともに、不良の原因とな
る工程を修正することで、不良品のさらなる製造を防ぐ
ことができ、結果としてシートのコストダウンが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における、膜厚測定方法のフ
ローチャートである。

【図２】本発明の一実施例における、光干渉式膜厚測定
装置を示す図である。

【図３】光干渉を用いた膜厚測定の原理図である。

【図４】光干渉を用いた膜厚測定における分光強度スペ
クトルを示す図である。

【図５】本発明の一実施例におけるシートの製造設備の
全体概略構成を示す図である。

【図６】本発明の一実施例によるシートの幅方向膜厚プ
ロファイルの測定結果である。

【符号の説明】

２０：測定対象２１：光源２２：投光部２３：入射光２４：反射光２５：光路変換部２６：分光部２７：データ処理装置５１：シート５２：延伸装置５３：押出機５４：口金５５：冷却ロール５６：巻取機５７：搬送ロール５８：厚さ計５９：制御手段

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA30 BB13 BB15 CC02 FF52 GG24 HH03 HH12 JJ02 JJ08 JJ25 LL42 LL67 NN20 QQ02 QQ16 QQ17 QQ18 QQ25 QQ29 QQ41 QQ51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象に光を照射し、測定対象からの反
射光または透過光を波長毎に分光して得られる干渉波形
から、測定対象の膜厚を求める膜厚測定方法であって、
得られた干渉波形の極値の数または該干渉波形の振幅を
予め設定した基準値と比較し、その結果に応じて複数の
異なる膜厚演算方法の中から一の膜厚演算方法を選択し
て膜厚演算を行うことを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項２】前記複数の膜厚演算方法が、干渉波形の複
数の極値に該当するそれぞれの波長から膜厚を演算する
方法、干渉波形の極値に該当する波長と予め決定してお
いた干渉の次数から膜厚を演算する方法、干渉波形の極
値に該当する波長とその極値を用いて推定した干渉の次
数から膜厚を演算する方法、カーブフィッティングによ
り膜厚を演算する方法、および、干渉波形を周波数解析
した結果に基づいて膜厚を演算する方法から選ばれた少
なくとも２つの方法である請求項１に記載の膜厚測定方
法。
【請求項３】得られた干渉波形の極値の数または振幅が
基準値未満であるか、基準値以上であるかによって、膜
厚演算方法を選択する請求項１または２に記載の膜厚測
定方法。
【請求項４】連続的に膜厚測定を行なうに際して、前記
基準値が、上限値と下限値とからなり、得られた干渉波
形の極値の数または振幅が、前回測定時は上限値未満で
あって今回測定時は上限値以上である場合および前回測
定時は下限値以上であり、今回測定時は下限値未満であ
る場合のいずれかの場合にのみ、前記膜厚演算方法の選
択を行う請求項１〜３のいずれかに記載の膜厚測定方
法。
【請求項５】干渉波形の極値の数が予め設定された値未
満の場合は、干渉波形の極値に該当する波長と予め決定
しておいた干渉の次数から膜厚を演算する方法を選択
し、干渉波形の極値の数が予め設定された値以上の場合
は、干渉波形の極値に該当する波長とその極値を用いて
推定した干渉の次数から膜厚を演算する方法を選択する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の膜
厚測定方法。
【請求項６】測定対象に光を照射する光照射手段と、光
照射手段からの光に対する測定対象からの反射光または
透過光を受光する受光手段と、この受光手段によって受
光された反射光を波長毎に分光する分光手段と、この分
光手段により分光された光をその強度に応じて電気信号
に変換する信号変換手段と、この信号変換手段で得られ
た電気信号の信号波形の極値の数または該信号波形の振
幅を検出する検出手段と、検出手段により検出された信
号波形の極値の数または振幅に応じて、複数の異なる膜
厚演算方法の中から一の膜厚演算方法を選択する選択手
段と、選択された膜厚演算方法によって膜厚を演算する
膜厚演算手段とを有することを特徴とする膜厚測定装
置。
【請求項７】間隙を有する口金から樹脂を吐出してシー
トを製造するに際し、シートの厚みを請求項６に記載の
膜厚測定装置を用いて測定し、得られた測定値に基づい
て口金の間隙を制御することを特徴とするシートの製造
方法。
【請求項８】測定対象に光を照射し、測定対象からの反
射光または透過光を波長毎に分光することによって得ら
れた干渉波形から測定対象の膜厚を求める工程をコンピ
ュータに実行させるプログラムであって、干渉波形の極
値の数または該干渉波形の振幅を検出する検出工程と、
検出工程により検出された干渉波形の極値の数または振
幅に応じて、複数の異なる膜厚演算方法の中から一の膜
厚演算方法を選択する選択工程と、選択された膜厚演算
方法によって膜厚を演算する膜厚演算工程とを有するこ
とを特徴とするプログラム。