(57)【要約】【課題】フィルム表面形状を定量的に測定する場合に、フィルムの固定方法などによる測定データへの影響を最小限に抑制することのできるフィルム表面形状測定用固定治具とその測定方法を提供すること。【解決手段】フィルム表面の形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状を測定する際に使用するフィルム固定治具であって、フィルム表面の測定領域の周囲部をフィルムの上下両側方向から挟持する機構、及びフィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る機構を有し、好ましくはフィルムの上下両側方向から挟持する機構が、平行平板の固定冶具でフィルムの上下両側から挟持するものであるフィルム表面形状測定用固定冶具。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム表面の形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状を測定する際に使用するフィルム固定治具であって、フィルム表面の測定領域の周囲部をフィルムの上下両側方向から挟持する機構、及びフィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る機構を有するフィルム表面形状測定用固定冶具。
【請求項２】
フィルムの上下両側方向から挟持する機構が、平行平板の固定冶具でフィルムの上下両
側から挟持するものである請求項１記載のフィルム表面形状測定用固定冶具。
【請求項３】
フィルムを上下両側から挟持する力、及びフィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る力をそれぞれ調整する機構を有する請求項１又は２記載のフィルム表面形状測定用固定冶具。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載のフィルム表面形状測定用固定冶具を用いて、フィルム表面形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状を測定する測定方法であって、フィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る力が、フィルムを上下方向から挟持する最大摩擦力よりも大きい状態で測定する測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム表面形状測定用治具および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年開発が盛んなフィルム基板ディスプレイ用のプラスチック基板は、高い表面平滑性が要求される。これまでのＪＩＳＢ０６０１で定義するＲａのような短周期の表面粗さばかりでなく、数mm〜数cmにわたる周期の表面うねりも、フィルム液晶基板などでは制御する必要性がある。しかしながら、長周期のうねりを測定することは、測定時におけるフィルムの固定状態のばらつきのため困難であった。
また、液晶基板におけるフィルム基板上に形成されたスペーサーや、種々デバイスで必要なＴＦＴなどの微細構造物も、フィルム上に形成した場合にその正確な高さを精度良く測定することは難しい。
これらの測定が難しい原因は、主に２つ考えられる。フィルムが撓むこと、及び異物の影響を受けることである。
【０００３】
これまでフィルムが撓み易く平滑に固定することが難しいために、ポーラスな固定台に真空吸着させる方法や静電チャックする方法が一般的に行われてきた。しかしながら、これらの方法では、フィルムの下、すなわちフィルムの被測定面の反対面とこれらの固定台の間に噛み込んだ異物の影響を受けてしまう。また、固定台自体の表面性の影響を受けてしまうことがある。
一方、異物の影響を避けるためにフィルムをフリーで置いたり、被測定面の周囲に重石を置いて固定する方法も一般的に行われているが、これでは、フィルムの撓みの影響をうけてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、フィルム表面形状を定量的に測定する場合に、フィルムの固定方法などによる測定データへの影響を最小限に抑制することのできるフィルム表面形状測定用固定治具とその測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下の通りである。
（１）フィルム表面の形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状を測定する際に使用するフィルム固定治具であって、フィルム表面の測定領域の周囲部をフィルムの上下両側方向から挟持する機構、及びフィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る機構を有するフィルム表面形状測定用固定冶具。
（２）フィルムの上下両側方向から挟持する機構が、平行平板の固定冶具でフィルムの上下両側から挟持するものである（１）記載のフィルム表面形状測定用固定冶具。
（３）フィルムを上下両側から挟持する力、及びフィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る力をそれぞれ調整する機構を有する（１）又は（２）記載のフィルム表面形状測定用固定冶具。
（４）（１）〜（３）いずれか記載のフィルム表面形状測定用固定冶具を用いて、フィルム表面形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状を測定する測定方法であって、フィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る力が、フィルムを上下方向から挟持する最大摩擦力よりも大きい状態で測定する測定方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のフィルム表面形状測定用固定治具及び測定方法によれば、フィルムの固定方法などによる測定データへの影響を最小限に抑制して精度良くフィルム表面形状を定量的に測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、フィルム表面の形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状を測定する際に使用するフィルム固定治具であって、フィルム表面の測定領域の周囲部をフィルムの上下両側方向から挟持する機構、及びフィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る機構を有するフィルム表面形状測定用固定冶具である。
【０００８】
従来のフィルムの固定方法には２つの問題点があった。すなわち（１）フィルムが撓むこと、及び（２）噛み込み異物の影響を受けることである。これらの問題点を解決するために、本発明では、（１）フィルムを被測定面外側に平行にテンションをかけてフィルム表面の本来の形状で固定すること、及び（２）フィルムを浮かせて固定すること、の２点を考慮した。
【０００９】
本発明の固定冶具の第１の実施形態の一例を図１、図２に示す。測定サンプルのフィルム１は、測定領域の周囲部を２枚の平行平板２，３による固定冶具で上下両側方向から挟持される。又、フィルムは周辺部をチャック４で保持され、バネ６によりＸＹ平面の両外側方向に引張られ、フィルムが撓まないように、適度なテンションを与えられる。
【００１０】
本発明に使用されるフィルムのサイズは、特に限定されないが、５０〜５００ｍｍ×５０〜５００ｍｍ程度で、厚みは０．０５〜２ｍｍ程度である。フィルムの材質は特に限定されないが、例えば、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、又はこれらの樹脂と無機物との複合体で可撓性を有するものが用いられる。
【００１１】
フィルムを上下両側方向から挟持する平行平板の材質は、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス、チタンなどの金属材料、セラミック材料、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの樹脂材料、又はこれらの材料の複合体を使用することができる。
平行平板のサイズは、使用されるフィルムの測定領域より大きいことが必要であり、厚みは１〜１０ｍｍ程度である。
【００１２】
平行平板による固定治具は、フィルムの測定領域、及びその周囲のチャック固定部は穴開け加工等により部材が除去されていて、窓枠状の構造を有することが好ましい。
【００１３】
フィルムの周辺部を保持するチャック４、及び平行平板の最周辺部を保持するチャック５は、目玉クリップ等を用いることができる。
【００１４】
フィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る機構としては、ゴム状弾性体、バネ等任意の方法を用いることができるが、バネ６として引張りコイルばねを使用することが好ましい。引張りコイルばねは、フィルムの各辺に少なくとも１つ設置し、各辺に３つ以上設置することが好ましい。
【００１５】
本発明の固定冶具の第２の実施形態の一例を図３、図４に示す。これは、第１の実施形態において、上下チャック力調整用ネジ７を設置し、上下の板を締め付ける力を調整できるようにした。更に、フィルム張力調整用ネジ８を、ばねに直結して設置し、ばねの伸び量を定量的に調整できるようにした。これらにより、フィルムを上下両側から挟持する力、及びフィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る力をそれぞれ調整することが可能となる。
【００１６】
これらの固定治具を使用して、フィルム表面形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状を測定することができる。本発明の測定方法においては、フィルムのＸＹ平面の両外側方向に引張る力が、フィルムを上下方向から挟持する最大摩擦力よりも大きい状態で測定することが好ましい。これは、フィルムの被測定範囲の周囲を挟持した治具の固定する力よりも、フィルムが外側に引っ張られる力が勝るために、被測定部を撓まずに測定することができるためである。
【００１７】
本発明の測定方法は、フィルム表面形状又はフィルム表面に形成された構造物の形状として、表面粗さ、表面平滑性、凹凸形状、表面のうねり、厚み等の測定に利用できる。
【実施例】
【００１８】
(実施例１)
被測定サンプルフィルムの固定治具として、図１、２に示す治具を作製した。１６０ｍｍ角、厚み５ｍｍの表面平滑なアクリル板２枚を被測定部にあたる中央部５０ｍｍ角と、周囲のチャック治具固定用穴部８か所(各穴間距離は７．５ｍｍ)を炭酸ガスレーザーで穴開け加工した。また、チャック治具には、フィルムを両側から挟むことのできる目玉クリップを用い、サンプルと実際に接触するチャック部の摩擦係数を上げるため、クリップ先端にシリコンゴムを貼り滑り止めとした。バネには自由長１０ｍｍの引張コイルばね用いた。バネ定数の異なるバネを準備し、フィルムの種類により、適宜調整するようにした。この治具を用いたサンプルフィルムのセットの仕方は、図１、２に示す通りである。
【００１９】
(実施例２)
被測定サンプルフィルムの固定治具として、図３、４に示す治具を作製した。実施例１に示す治具に対し、チャック力調整用ネジ上下の板を締め付ける力を調整できるようにした。更に、張力調整用ネジは、バネに直結した構造にして、バネの伸び量を定量的に調整できるようにした。
【００２０】
(実施例３)
実施例１の治具を用いて、ＰＥＴフィルム(東洋紡績製コスモシャインA4100,厚み１００μｍ)の表面凹凸を白色干渉計(菱化システム製VertScan2.0R5200H)で測定した。サンプルサイズは９５ｍｍ×９５ｍｍ、測定エリアは３０ｍｍ×２２ｍｍの範囲。実施例１の固定治具にＰＥＴフィルムを固定し、測定を３回繰り返した。次に、一旦測定したフィルムを固定治具から外し、同様の被測定部分が、同じ位置になる様に再セットした。そして、再度測定を３回繰り返した。さらに、同様にサンプルを外し、再セットし、３回測定を繰り返した。
表面凹凸の算出のために、ＪＩＳＢ０６０１の粗さ指標Ｒａを２次元に拡張したＳａを用いた。Ｓａを算出するために、測定データから、４次近似曲面を求め、この近似局面と対応する測定データとの差の絶対値を算出し、全測定点から、この絶対値平均を求め、Ｓａの値として算出した。
以下に測定より求めたＳａ(ｎｍ)値を示す。
(セット1回目,測定1回目)52.47
(セット1回目,測定2回目)52.41
(セット1回目,測定3回目)52.61
(セット2回目,測定1回目)52.17
(セット2回目,測定2回目)52.32
(セット2回目,測定3回目)52.20
(セット3回目,測定1回目)52.01
(セット3回目,測定2回目)52.33
(セット3回目,測定3回目)52.30  
【００２１】
(比較例１)
固定無しのフリー状態で実施例３のＰＥＴフィルムの表面性を実施例３の白色干渉計で同様に測定した。セットはサンプルの置き直しを示す。
以下に測定より求めたＳａ(ｎｍ)値を示す。
(セット1回目,測定1回目)792.55
(セット1回目,測定2回目)622.60
(セット1回目,測定3回目)725.19
(セット2回目,測定1回目)1097.62
(セット2回目,測定2回目)1122.83
(セット2回目,測定3回目)825.08
(セット3回目,測定1回目)711.00
(セット3回目,測定2回目)885.79
(セット3回目,測定3回目)591.16  
【００２２】
(比較例２)
マイクロポーラス(穴径１８μm)真空吸着台に固定して、実施例３のＰＥＴフィルムの表面性を実施例３の白色干渉計で同様に測定した。セットはサンプルを取り外して再度置き直したことを示す。
以下に測定より求めたＳａ(ｎｍ)値を示す。
(セット1回目,測定1回目)91.93
(セット1回目,測定2回目)91.69
(セット1回目,測定3回目)92.01
(セット2回目,測定1回目)170.00
(セット2回目,測定2回目)169.93
(セット2回目,測定3回目)170.18
(セット3回目,測定1回目)67.21
(セット3回目,測定2回目)67.06
(セット3回目,測定3回目)67.30
【００２３】
(比較例３)
サンプルとして表面平滑なシリコンウェハを用いて、その表面性を実施例３の白色干渉計で同様に測定した。セットはサンプルの置き直しを示す。
以下に測定より求めたＳａ(ｎｍ)値を示す。
(セット1回目,測定1回目)13.26
(セット1回目,測定2回目)13.17
(セット1回目,測定3回目)13.01
(セット2回目,測定1回目)12.98
(セット2回目,測定2回目)13.11
(セット2回目,測定3回目)13.05
(セット3回目,測定1回目)12.89
(セット3回目,測定2回目)12.99
(セット3回目,測定3回目)12.71
【００２４】
実施例３では、セットによる測定データのバラツキ、測定の繰り返しのバラツキが共に小さく、精度良くフィルム表面の凹凸が測定できていることがわかる。一方、比較例１ではフリーの状態でフィルムを置いたため、フィルムの反り等の影響で、測定ごとにデータがばらついた。比較例２では、測定の繰り返し精度は良好であるが、サンプルセットごとのデータのバラツキが顕著に認められた。これは、真空吸着台とフィルムとの間に噛み込んだ異物の影響と考えられる。実際に、固定後のフィルム表面を部屋の照明に反射させて観察すると、異物によると考えられる凹凸が認められた。
比較例３では、表面が剛直で平滑性が優れていると考えられるシリコンウエハの測定を行った。これは、実施例３同様セットによる測定データのバラツキ、測定の繰り返しのバラツキが共に小さくなった。このことにより、測定装置の影響でセットのバラツキが出ているのでは無いことが分かった。
以上の実施例と比較例の結果から、本発明の固定治具はサンプルのセットごとのバラツキによる測定データの変動を抑えることができ、フィルム表面形状を測定する上で有効であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の固定治具の第１の実施形態の一例の平面概略図
【図２】図１の中央部断面の概略図
【図３】本発明の固定治具の第２の実施形態の一例の平面概略図
【図４】図２の中央部断面の概略図
【符号の説明】
【００２６】
１  フィルム
２  平行平板（上側）
３  平行平板（下側）
４  フィルム周辺部保持チャック
５  平行平板保持チャック
６  バネ
７  上下チャック力調整用ネジ
８  フィルム張力調整用ネジ
【図１】
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【図２】
2010060677.tif 000004
【図３】
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【図４】
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