[发明专利]干涉式膜厚计

说明书

技术领域

本发明涉及干涉式膜厚计。

背景技术

作为对膜的膜厚进行测量的装置，已知利用光的干涉现象的干涉式膜厚计(例如参照专利文献1。)。针对干涉式膜厚计的测量原理进行说明。当向透明的测量对象照射光时，从表面及背面返回来反射光。此时，彼此的反射光进行干涉，在某个波长处变强，在某个波长处变弱。变强的波长和变弱的波长由测量对象膜的膜厚和折射率决定。由此，可根据反射光谱的干涉条纹的间隔来计算膜厚。

图18是现有的干涉式膜厚计的示意的构成图。

膜厚计具备：光源101、投光用光纤103、投受光部105、受光用光纤107、分光器109和运算部111。运算部111具备：分光数据获取部113、能谱(power spectrum)算出部115和膜厚算出部117。

从光源101照射的白色光通过投光用光纤103被导入投受光部105，被聚光之后照射至测量对象膜119。在测量对象膜119的表面和背面进行反射之后的光入射至投受光部105，通过受光用光纤107被导入分光器109。分光器109对来自受光用光纤107的光进行分光从而获得反射分光光谱，将其变换为电信号之后进行输出。

运算部111基于来自分光器109的电信号，对测量对象膜119的膜厚进行运算。分光数据获取部113基于来自分光部109的电信号，来获取分光光谱数据。分光数据获取部113将分光光谱数据输出至能谱算出部115。

能谱算出部115针对分光光谱数据实施前处理及傅立叶变换，来算出能谱。能谱算出部115将能谱的数据输出至膜厚算出部117。

膜厚算出部117基于能谱的峰值位置及测量对象膜119的折射率，来计算测量对象膜119的膜厚。

图18的现有技术中基于来自测量对象膜119的反射光的分光光谱来计算测量对象膜119的膜厚，但干涉式膜厚计也可以基于来自测量对象膜的透射光的分光光谱来计算测量对象膜的膜厚。

图19是现有的干涉式膜厚计的示意的构成图。在图19中，对于发挥与图18相同的功能的部分赋予相同的符号。

膜厚计具备：光源101、投光用光纤103、投光部121、受光部123、受光用光纤107、分光器109和运算部111。运算部111具备：分光数据获取部113、能谱算出部115和膜厚算出部117。

投光部121和受光部123被配置在夹着测量对象膜119的位置。

来自光源101的光经由投光用光纤103及投光部121而被照射至测量对象膜119。透射了测量对象膜119之后的光入射至受光部123，通过受光用光纤107被导入分光器109。分光器109对来自受光用光纤107的光进行分光，获得透射分光光谱，将其变换为电信号之后进行输出。运算部111基于来自分光器109的电信号对测量对象膜119的膜厚进行运算。

专利文献1：JP特开平7-280520号公报

发明内容

例如在由聚酰亚胺、聚乙烯、PET(Polyethylene terephthalate)等构成的薄膜、薄板的制造工序中，干涉式膜厚计有时被用于在线式(Online)测量。对于在线式测量而言，测量对象膜被连续地传送。此时，测量对象膜会发生振动或者弯曲。当测量对象膜发生振动或者发生弯曲时，投光部及受光部与测量对象膜之间的距离、投光部及受光部与测量对象膜所形成的角度发生变化。

首先，如图19所示，说明分别设置了投光部和受光部的情况。当从投光部照射的光的焦点位置以及入射至受光部的光的焦点位置从测量对象膜偏离时，存在干涉式膜厚计无法计算测量对象膜的膜厚的这种不足。本申请发明者对其原因进行了研究，结果发现了当焦点位置从测量对象膜偏离时测量对象膜的测量点变大，因此无法进行测量。

在测量点变大时，测量点内的测量对象膜的厚度的均匀性下降。例如如图20所示，当测量点内的测量位置A和测量位置B的测量对象膜119的膜厚不同时，透射测量位置A的光和透射测量位置B的光入射至受光部。透射测量位置A的光和透射测量位置B的光的变强的波长与变弱的波长彼此略有不同。当这些光相叠加时，如图21所示那样干涉条纹被平均化从而消失。根据这种理由，在焦点位置从测量对象膜偏离时，干涉式膜厚计无法计算测量对象膜的膜厚。

接下来，说明如图18所示那样投光部及受光部由投受光部构成的情况。在该情况下，本申请发明者进行了调查，发现当从投受光部照射的光以及入射至投受光部的光的焦点位置从测量对象膜偏离时，由于来自测量对象膜的光没有入射至投受光部，因此无法进行测量。