(57)【要約】  【課題】  その縦方向に移動するウェブ上のコーティング材の層の厚さを調整するための方法および装置を提供すること。  【解決手段】  層の厚さは、ウェブの横幅上の数カ所で測定され、コーティング装置は、ウェブの横幅上の層の厚さが均一になるように調整される。厚さの調整は、コーティング材を気化する電子ビームの強度を変化させることにより行うことができる。しかし、ウェブの横幅上に配置したいくつか蒸発器のるつぼを、ウェブの横幅上のコーティングの結果が均一になるように個々に加熱することもできる。追加の透過測定器の助けを借りて、ウェブの横幅上で均一になるようにコーティング材の組成を調整することもできる。【選択図】      図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向に移動するウェブ上のコーティング材の層の厚さを調整するための方法であって、前記層の厚さが前記ウェブの横幅上の数カ所で測定され、コーティング装置が、前記層の厚さが前記ウェブの横幅上で均一になるように調整されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記コーティング材が非常に吸収力の弱いことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
非常に吸収力の弱いコーティング材の前記層の厚さが、下記のステップ、すなわち、
（ａ）可変波長を含む光ビームで前記コーティング材の表面を照射するステップと、
（ｂ）前記コーティング材の表面上の前記光ビームの反射が、前記波長の関数として測定されるステップと、
（ｃ）干渉効果による前記反射可変光ビーム内に存在する波長に依存する最大値および／または最小値を決定するステップと、
により決定されることを特徴とする、請求項１および２に記載の方法。
【請求項４】
最大値または最小値のところで、式ｎ・ｄ＝λ／４により層の厚さｄを計算し、ここで、λは最大値または最小値が発生する光の波長であり、ｎは屈折率であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記コーティングが前記コーティング材の蒸着により行われることを特徴とする、前記請求項のうちの１つまたはそれ以上に記載の方法。
【請求項６】
前記コーティング材が、蒸発器のるつぼの位置に依存する加熱により気化することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記コーティング材が、電子ビームにより気化し、コーティングされる前記ウェブに到達することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記測定した層の厚さに基づいて、前記ウェブの横幅に沿って層の厚さが均一になるように前記電子ビームを操作することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記コーティング材の透過がさらに測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定した透過に基づいて、反応ガスの流入量を調整することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記気化した材料がアルミニウムであり、前記反応ガスが酸素であることを特徴とする、前記請求項のうちの１つまたはそれ以上に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記層の組成が一定になるように前記層の組成を調整することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）コーティングするフィルム（５）の横幅上に設置されるいくつかの反射測定器（４０〜４５）と、
（ｂ）前記反射測定器（４０〜４５）から受信した信号を評価するための評価回路（５２）と、
（ｃ）電子ビーム（２８，２９）の強度および偏向角、またはコーティング材を気化させるために設置される蒸発器のるつぼの火力を制御するための回路構成と、
を特徴とする、請求項１に記載の方法を実行するための装置。
【請求項１４】
前記反射測定器（４０〜４５）が、光導波路を通して共通の光源に接続していることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記層の組成を調整する働きをする透過測定器（５４，５５）が設置されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文記載の方法および請求項１３の前文記載の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、箔（ｆｏｉｌ）、フィルム、他の基板には、特定の特性を与えるために薄い層が塗布される。このような層は、例えば、気密にするために合成材料上に塗布される。
【０００３】
基板上にこれらの層を塗布するためのいくつかの方法は周知であるが、そのうちのスパッタリングおよび蒸着についてだけ記述する。蒸着は、スパッタリングと比較すると、１０〜１００倍の速度で層を塗布することができるという利点を有する。
【０００４】
電子ビームで材料を気化させるための方法はすでに周知である（ＥＰ０  ９１０  １１０  Ａ２）。しかし、この方法は、電子ビームを選択的に制御しなければならないし、蒸着した層を測定できないという問題を抱えている。
【０００５】
光の吸収を測定することにより層の厚さを決定する方法はさらによく知られている。しかし、この測定方法は、比較的厚くて吸収の弱い層には使用することができない。何故なら、干渉効果が、おそらく存在する弱い吸収信号上に重畳するからである（２００３年１０月２８日付けのＡＩＭＣＡＬ  Ｆａｌｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ掲載の、「不透明フィルムの品質管理およびインライン光学監視」（Quality Control and Inline Optical Monitoring for Opaque Film））。
【特許文献１】ＤＥ４０  ２７  ０３４
【特許文献２】ＤＥ１９７  ４５  ７７１  Ａ１
【特許文献３】ＤＥ３９  ３６  ５４１  Ｃ２
【特許文献４】ＤＥ３４  ０６  ６４５  Ｃ２
【非特許文献１】２００３年１０月２８日付けのＡＩＭＣＡＬ  Ｆａｌｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ掲載の、「不透明フィルムの品質管理およびインライン光学監視」（Quality Control and Inline Optical Monitoring for Opaque Film）
【非特許文献２】Ｎａｕｍａｎｎ／Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒの、１９８７年発行のＢａｕｅｌｅｍｅｎｔｅ  ｄｅｒ  Ｏｐｔｉｋ、第５版、１６．２の４８３〜４８７ページに記載の記事
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それ故、本発明は、基板の横幅上で非常に吸収力の弱いコーティング材の厚さを一定に維持することができるコーティング方法を調整するという問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この問題は、請求項１に記載の特徴により解決される。
【０００８】
従って、本発明は、その縦方向に移動するウェブ上のコーティング材の層の厚さを調整するための方法および装置に関する。この場合、層の厚さは、ウェブの横幅上の数カ所で測定され、コーティング装置は、ウェブの横幅上の層の厚さが一定になるように調整される。このような厚さの調整は、コーティング材を気化させる電子ビームの強度を変化させることにより行うことができる。しかし、ウェブの横幅上のコーティングの厚さが均一になるように、ウェブの横幅上に配置されているいくつかの蒸発器のるつぼを個々に加熱することもできる。追加の透過測定器の助けを借りて、ウェブの横幅上のコーティング材の厚さが一定になるようにコーティング材の組成を調整することもできる。
【０００９】
本発明により達成される利点は、特に、電子ビーム気化器によりコーティングしている間に、この基板の横幅全体上でコーティング材が均一に分布されるように基板の横幅上で電子ビームを調整することができることである。
【００１０】
非常に吸収力の弱いコーティング材の厚さを測定する場合には、光学層の厚さの測定値を表す光学スペクトルの最大値および最小値の干渉効果がもたらす誘電体層の特性を使用する。
【００１１】
測定した層の厚さは、例えば、気化させる材料上に衝突する電子ビームの強度および／または偏向角のようなコーティング・プロセスを制御するために使用することができる。
【００１２】
以下に本発明のある実施形態を図面に示し、より詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明による高速蒸着装置１の斜視図である。この装置は、２つのチャンバ２、３を備えていて、そのうちの一方のチャンバ２は、コーティングされていない合成材料フィルム５用の送出しシリンダ４、およびコーティングした合成フィルム７用の巻取シリンダ６を含む。一方、他方のチャンバ３は蒸着装置８本体を備える。図には第２のチャンバ３のほんの一部しか示していない。残りの大部分は蒸着装置８をもっとよく見ることができるように省略してある。蒸着装置８は、本質的には、気化する材料１０を含むるつぼ９および２つの電子ビームガン１１、１２を備える。
【００１４】
２つのチャンバ２、３は、それぞれ一方のチャンバ２または３から特定の他のチャンバ３または２へ、ガイド・ローラ２２〜２７を通してコーティングするフィルム５を移動させるために必要な狭いスロットにより相互に接続している。２つのチャンバ２および３間の圧力差は約２１０である。
【００１５】
電子ビームガン１１、１２の水平に入射する電子ビーム２８、２９を気化される材料１０上に垂直方向に偏向させる磁界偏向ユニットは図示していない。参照符号１６は、全装置の実質的な部分に接続する本装置の一部であるプレートを示す。これらの部分は、チャンバをもっと容易に保守することができるように、チャンバ２を取り外すことができる。
【００１６】
装置１での合成材料フィルム５のコーティングについては以下に説明する。
【００１７】
駆動モータ（図示せず）が、コーティングしたフィルム７の端部が固定されている巻取シリンダ６を矢印３０の方向に駆動する。これにより、コーティングされていないフィルム５が、コーティング・ローラ２５上に設置されているガイド・ローラ２６、２７を通して送出しシリンダ４から送り出される。ここで、フィルム５に、電子ビーム２８、２９によるコーティング材１０の加熱により気化する材料の粒子が衝突し、フィルム５上に堆積する。矢印３１、３２で示す電子ビーム２８、２９は、材料１０がるつぼ９の全長上で気化するように少なくとも１つの方向に前後に移動する。
【００１８】
それにより、コーティング材１０はフィルム７の全幅上に供給され、気化の強度を幅のライン上の各点に割り当てることができる。すなわち、コーティング材の気化速度は、それに応じてガイド・システムおよび電子ビームのビーム強度を調整することによりフィルム幅の方向に調整することができる。
【００１９】
１つのるつぼ９の代わりに、ＤＥ４０  ２７  ０３４に記述されているように、数個の蒸発器のるつぼを前後に並べて設置することもできる。
【００２０】
図２は、図１の一部の拡大図である。この図は、ローラ２３およびローラ２３により案内されるフィルム５をはっきりと示している。フィルム５の下面はすでにコーティングされている。この層の厚さは、いくつかの反射測定器４０〜４５により測定される。各反射測定器は、投光装置および受光装置を備える。測定された反射光信号は電気信号に変換され、ライン４６〜５１を通して評価回路５２に送られる。図２には、反射測定器４０〜４５用のエネルギー供給ラインは示されていない。
【００２１】
評価回路５２は、電子ビーム２８、２９用の制御装置（図示せず）に接続している。これらの電子ビームの強度または偏向角は、測定した層の厚さの関数として調整される。フィルム５の横幅上の特定の位置の層の厚さが薄すぎる場合には、この位置での層の厚さが厚くなるようにこの位置の下で気化が増強される。
【００２２】
電子ビームの代わりに、フィルム５の横幅に沿って気化を変化させることができるように、個々に加熱することができる数個の蒸発器のるつぼを前後に並べて配置することもできる。
【００２３】
反射測定器４０〜４５の他に、フィルム５の下に光学投光装置５４を、またフィルムの上に光学受光装置５５を備える透過測定器５３を設置することもできる。投光装置５４および受光装置５５は、また、エネルギー供給源としての働きもする評価回路５２に接続している。短波領域（４５０ｎｍ未満であり、通常、３５０〜４００ｎｍ間の波長）内の追加のモノクロ透過測定により、層内に残留吸収が存在しているかどうかを判定することができる。このような残留吸収は、異なる透過値で観察される。それ故、例えば、フィルムの左の縁部のところの層は、５％の透過（３６０ｎｍで測定した場合）を有することができ、フィルムの中央部は８％、フィルムの右の縁部は７％の透過を有することができる。酸素の選択的追加により、フィルムの透過を、すべての測定位置において、例えば、８％というような一定の値にすることができる。そうすることにより、フィルムのすべての位置で、層の酸化状態を確実に同じにすることができる。この方法（吸収の弱い層に対する）は、フィルムの横幅上の層の厚さが一定であることを前提にしている。この前提は、ＤＥ１９７  ４５  ７７１  Ａ１による調整と一緒に使用することができる。
【００２４】
反射測定システムは、極端な値の自動スペクトル位置決定を行う。極端な値のスペクトル位置は、電子ビームの制御のための修正変数としての働きをする。透過測定器５３が設置されている追加の透過測定により、層の潜在的残留吸収についての情報も入手することができる。吸収は、式Ａ＝１００−Ｒ−Ｔから得られる。ここで、Ｒは反射であり、Ｔは透過である。吸収Ａの値は、コーティング・プロセスの反応ガスの流入量のための修正変数としての働きをし、Ａに対する公称値は、通常、０〜１０％の範囲内にある。そのためウェブの横幅上で層の組成が一定になるように層の組成を調整することができる。
【００２５】
図３は、白色光の干渉の原理を示す。基板６０上には幾何学的厚さＤを有する層６１が塗布され、白色光のビーム６２が層６１の表面上にある角度で入射する。白色光のビーム６２の一部は光ビーム６３として反射し、一方、光ビーム６２のもう１つの部分６４は層６１を貫通し、基板６０の表面上でビーム６５として反射する。２つの光ビーム６３、６５も光波６６、６７として示す。これらの光波６６、６７は正弦波であり、相互に打ち消しあったり増強しあったりする。
【００２６】
図４は干渉の原理を示すが、このような干渉は光ビームに関連するのではなく、むしろ、さらに、ある角度で入射するのではなく、反射手段に対して垂直に入射する光波に関連する。ｎ＝１．５２の屈折率を有するガラス板７０上に、ｎ＝１．３８の屈折率を有するＭｇＦ２の層７１が塗布される。この層７１は、入射光の波長の１／４（λ／４）の厚さを有する。入射光波７２の一部は層７１の表面で反射する。反射した光波７３は、入射光波７２より小さい振幅を有する。
【００２７】
ガラス板７０の表面７４上において、光波７２も反射し、光波７３上に光波７５として重畳する。２つの光波７３，７５の位相は１８０度ずれているので、これらの光波は同じ振幅で相互に打ち消し合う。振幅に若干のずれがある場合には、入手した合成光波は、非常に小さな振幅を有する光波７６になる。このことは、λ／４層は、反射防止層と見なすことができることを示している。
【００２８】
光波７３および７５の相互間の打ち消しは、層７１がλ／４の厚さを有している場合にだけ起こる。層７１が異なる厚さを有している場合には、結果として得られる光波７６の振幅は大きくなる。波長が分かっている場合には、式、ｎ・ｄ＝λ／４に基づく層の厚さに関する結論を図に示すことができる。ここで、ｄは、反射した光波７６の振幅の最大値または最小値を決定することによる幾何学的な厚さであり、ｎは屈折率である。例えば、最小値が、λ＝４８０ｎｍであると分かった場合には、層の厚さは１２０ｎｍである。薄い層の物理値と波長との間の他の関係については、ＤＥ３９  ３６  ５４１  Ｃ２を参照されたい。
【００２９】
反射光の振幅が最少になる波長を決定することができるようにするために、層７１上に案内される光の波長を変化させる。すなわち、光は、ほぼ３８０〜７８０ｎｍの可視光の範囲を通過する。分光光度計の助けを借りて、このような波長の変化を測定することができる（例えば、Ｎａｕｍａｎｎ／Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒの、１９８７年発行のＢａｕｅｌｅｍｅｎｔｅ  ｄｅｒ  Ｏｐｔｉｋ、第５版、１６．２の４８３〜４８７ページ；ＤＥ３４  ０６  ６４５  Ｃ２参照）。
【００３０】
図２に示すように、反射をフィルムの横幅上の数カ所で測定する場合には、分光光度計にすべて同じ光源が供給するいくつかの光導波路を取り付けることは有益である。この場合、いくつかの場所に対する反射曲線を１つの光源だけで測定することができる。
【００３１】
図５は、３８０〜７８０ｎｍのスペクトル上に百分率で示した酸化被膜Ａｌ２Ｏ３およびＰＥＴフィルムの反射率を示す。この反射率は、５００ｎｍのところで最小値を示すが、このことから層の厚さは１２５ｎｍであると計算することができる。
【００３２】
図６は、波長上に百分率で反射率を示すもう１つの曲線である。約４８０ｎｍの波長のところで反射率が最大になることが分かる。このことは、反射した波長の干渉が４８０ｎｍのところで最も少ないことを意味する。このような現象は、層の厚さがｄ＝λ／２になった場合、すなわち２４０ｎｍのところで発生する。
【００３３】
図７は、１つの最大値と２つの最小値を有するもう１つの反射曲線である。２つの最小値および１つの最大値は、層の厚さを測定するために使用することができる。
【００３４】
図８は、特定のセンサ４０〜４５に割り当てた反射曲線４０′〜４５′を含む特定の波長の関数としての６つの反射曲線４０′〜４５′である。これらの曲線は、反応ガスとしての酸素によるアルミニウムの気化プロセスによりできたＰＥＴフィルム上の約１７０ｎｍ厚さのＡｌ２Ｏ３層に関するものである。この曲線は、すでに一方が他方の上に位置している。何故なら、電子ビーム気化器の調整により、それに応じて気化能（ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ  ｐｏｗｅｒ）が最適化されているからである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】合成材料フィルム用の蒸着装置の斜視図である。
【図２】図１の詳細図であり、コーティングしたフィルムを示す。
【図３】白色光の干渉の基本図である。
【図４】表面および境界層で反射した光波の干渉である。
【図５】光の波長の関数としてのコーティングの反射曲線である。
【図６】光の波長の関数としてのもう１つのコーティングの反射曲線である。
【図７】光の波長の関数としてのもう１つのコーティングの反射曲線である。
【図８】それぞれがコーティングした基板上の数カ所に適用されるいくつかの反射曲線である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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