(57)【要約】【課題】  簡便な方法で基材の上に設けられた誘電体材料の薄膜の膜厚を測定する。【解決手段】  透明な基材１０２の上に誘電体材料の薄膜１０１が設けられたサンプル１００に、誘電体材料の反射スペクトルの反射率がピークを示す波長近傍の測定波長の赤外線及び反射率の変化のない領域の参照波長の赤外線を照射し、測定波長及び参照波長での反射率を演算し、前記誘電体材料の薄膜１０１の膜厚ｄに応じて変化する、前記参照波長の赤外線に対する反射率と前記測定波長に対する反射率の差に基づいて、前記誘電体材料の薄膜の膜厚ｄを算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明材料又は赤外線を吸収する材料で構成された基材の表面に誘電体材料の薄膜が設けられた測定サンプルの前記薄膜の膜厚を測定する方法であって、
前記測定サンプル及び反射率演算の基準となる基準サンプルの表面にそれぞれ前記誘電体材料の反射スペクトルの反射率がピークを示す波長にほぼ等しい波長である第１の波長の赤外線及び反射率の変化がほとんどない領域の第２の波長の赤外線を照射し、
それぞれの波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプル表面で反射した表面反射光の強度を測定し、
前記それぞれ測定された前記測定サンプル及び基準サンプルの前記第１及び第２の赤外線に対する反射光の強度からそれぞれの波長における測定サンプルの反射率を演算し、
前記第２の波長に対する反射率と前記第１の波長に対する反射率の差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を算出することを特徴とする、膜厚測定方法。
【請求項２】
反射率の変化がほとんどない領域の波長であって前記第２の波長と異なる第３の波長の赤外線を照射して前記第３の波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプルの表面で反射した表面反射光の強度を測定し、前記それぞれ測定された前記測定サンプル及び基準サンプルの前記第３の赤外線に対する反射光の強度から第３の波長についての反射率を演算し、三波長演算により求められた反射率差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を測定することを特徴とする、請求項１に記載の膜厚測定方法。
【請求項３】
第３の波長の赤外線は、前記ピークに対して前記第２の波長と反対側のほとんど反射率の変化のない領域の波長であることを特徴とする、請求項２に記載の膜厚測定方法。
【請求項４】
前記誘電体材料がケイ素樹脂である場合に、前記第１の波長を７．９μｍ、前記第２の波長を７．５μｍ、前記第３の波長を８．３μｍとすることを特徴とする、請求項３に記載の膜厚測定方法。
【請求項５】
前記反射率の差が前記誘電体材料の薄膜の膜厚に応じて略比例変化する範囲において、薄膜の膜厚を測定することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の膜厚測定方法。
【請求項６】
前記赤外線は、前記誘電体材料の薄膜に対して４５〜５５度の入射角で照射されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の膜厚測定方法。
【請求項７】
透明材料又は赤外線を吸収する材料で構成された基材の表面に誘電体材料の薄膜が設けられた測定サンプル及び反射率演算の基準となる基準サンプルに当該誘電体材料の反射スペクトルの反射率がピークを示す波長とほぼ等しい波長の第１の波長及び反射率の変化がほとんどない領域の第２の波長の赤外線を照射する赤外線照射装置と、
前記赤外線照射装置から照射されたそれぞれの波長の赤外線の前記測定サンプル又は基準サンプル表面での正反射光の強度を測定する受光センサと、
前記受光センサにより受光したそれぞれの波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプル表面で反射した表面反射光の強度からそれぞれの波長における測定サンプルの反射率を演算し、前記第２の波長に対する反射率と前記第１の波長に対する反射率との差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を算出する演算部とを備えることを特徴とする、膜厚測定装置。
【請求項８】
前記赤外線照射装置は、
前記第１の波長及び第２の波長の赤外線を含む赤外線を照射する光源と、
前記光源からの照射光又は測定サンプル又は基準サンプル表面からの反射光を前記第１及び第２の波長の赤外線に分光する分光手段と、
を含むことを特徴とする、請求項７に記載の膜厚測定装置。
【請求項９】
前記分光手段は、前記光源からの赤外線の光路に前記第１の波長の赤外線及び第２の波長の赤外線のみを透過させる複数の光学フィルタを備え、前記複数の光学フィルタを前記赤外線の光路に選択式に挿入可能に配置されたフィルタユニットであることを特徴とする、請求項８に記載の膜厚測定装置。
【請求項１０】
前記赤外線照射装置は前記第１の波長及び前記第２の波長の赤外線のほかに、反射率の変化がほとんどない領域の波長であって前記第２の波長と異なる第３の波長の赤外線を照射可能であり、
前記演算部は、前記第３の波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプルの表面で反射した表面反射光の強度を測定し、前記それぞれ測定された前記測定サンプル及び基準サンプルの前記第３の赤外線に対する反射光の強度から第３の波長についての反射率を演算し、三波長演算により求められた反射率差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を演算することを特徴とする、請求項７に記載の膜厚測定装置。
【請求項１１】
前記誘電体材料がケイ素樹脂である場合に、前記第１の波長を７．９μｍ、前記第２の波長を７．５μｍ、前記第３の波長を８．３μｍであることを特徴とする、請求項１０に記載の膜厚測定装置。
【請求項１２】
前記反射率の差が前記誘電体材料の薄膜の膜厚に応じて略比例変化する範囲において、薄膜の膜厚を測定することを特徴とする、請求項７から１１のいずれか１つに記載の膜厚測定方法。
【請求項１３】
前記光源は、前記赤外線を前記誘電体材料の薄膜に対して４５〜５５度の入射角で照射可能に配置されていることを特徴とする、請求項７から１２のいずれか１つに記載の膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に配設された誘電体の薄膜の膜厚の測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粘着シートの剥離用シートとしてケイ素樹脂（シリコーン）を薄膜塗布した紙が広く用いられている。その構造は、セルロースを主体とした紙の表面に直接シリコーン皮膜が形成されるものや、紙上にポリエチレンやＰＥＴの樹脂ラミネートを施した上にシリコーン皮膜を形成するものなどがある。
【０００３】
これらの剥離シートを目的としたシリコーン皮膜の厚みは、通常１μｍ前後と非常に薄いため、シリコーンコート剥離紙を製造する工程では、その膜厚をオンラインでモニタし、その測定結果をシリコーンコート剥離紙製造装置にフィードバックして、その膜厚を制御するようにすることが好ましい。
【０００４】
従来、基材の表面に塗布された薄膜の厚みを測定する方式として、特開昭５２−７７７５７号公報（特許文献１）に開示されているように、薄膜に放射線を照射し、蛍光Ｘ線強度を測定することにより塗膜の厚みを求めるという技術が知られている。この技術を上記シリコーンコートの厚み測定に用い、Ｓｉ元素のＸ線による蛍光を利用した蛍光Ｘ線装置によって測定された製造装置が実用化されている。
【０００５】
しかし、蛍光Ｘ線装置は、一般に高価なうえ、大掛かりな付帯設備を必要とし、また、測定値が紙の厚みや材質に左右されるという問題もあり、必ずしも好適な測定方法ではなかった。
【０００６】
一方、一般的に薄膜の測定方法としては、赤外線による吸光度測定が知られている。ケイ素と酸素の架橋構造からなるケイ素樹脂は、その透過スペクトルの１２６０ｃｍ−１（７．９μｍ）付近に特性吸収帯があることが知られている。この透過スペクトルにおける吸光度の大きさは透過した樹脂の厚みによりその吸収量が決定される。したがって、赤外線吸収測定方法は、ケイ素樹脂の膜厚測定に利用できそうである。
【０００７】
しかし、ケイ素樹脂が紙の表面に塗布された粘着シートの剥離用シートの膜厚測定に吸光度測定を利用すると、紙（主にその主成分のセルロース）の持つ大きな特性吸収がこの７．９μｍ付近のケイ素樹脂の吸収帯と重なるため、ケイ素樹脂を透過した光は紙面に到達した時点でほぼ完全に吸収されて検出できなくなり、ケイ素樹脂自体の透過率を測定することが困難であった。
【０００８】
また、薄膜の厚みを光学的に測定する方法として、物体の表面で光が反射する際の偏光状態の変化を観察する偏光解析装置（エリプソメータ）が広く知られており、例えば、特開２００２−３４０５２８号公報（特許文献２）はその改良を提案するものである。しかし、エリプソメータは光が物質に斜めに入射するとき、偏光の向きが入射面に垂直か、入射面内にあるかで反射の際の位相の飛びが異なることを利用して物質の膜厚を計算するものであり、光を偏光させるための装置が必要となり、また、特許文献２に開示されているように、エリプソメータを用いた膜厚の計測には多くの手間を有する。
【特許文献１】特開昭５２−７７７５７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４０５２８号公報
【非特許文献１】南茂夫、合志陽一編、「分光技術ハンドブック」、朝倉書店、１９９０年１０月、ｐ３４−４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、上記問題を解決し、簡便な方法で基材の上に設けられた薄膜の膜厚を測定する方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の膜厚測定方法を提供する。本発明の第１態様の膜厚測定方法は、透明材料又は赤外線を吸収する材料で構成された基材の表面に誘電体材料の薄膜が設けられた測定サンプルの前記薄膜の膜厚を測定する方法であって、
前記測定サンプル及び反射率演算の基準となる基準サンプルの表面にそれぞれ前記誘電体材料の反射スペクトルの反射率がピークを示す波長にほぼ等しい波長である第１の波長の赤外線及び反射率の変化がほとんどない領域の第２の波長の赤外線を照射し、
それぞれの波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプル表面で反射した表面反射光の強度を測定し、
前記それぞれ測定された前記測定サンプル及び基準サンプルの前記第１及び第２の赤外線に対する反射光の強度からそれぞれの波長における測定サンプルの反射率を演算し、
前記第２の波長に対する反射率と前記第１の波長に対する反射率の差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を算出することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、非特許文献１に開示されているように、従来膜厚により変化することがないと考えられていた反射スペクトルが誘電体の膜の厚みがごく薄い領域では厚みによる反射スペクトルに挙動の変化が起こることを見出し、完成させるに至ったものである。
【００１２】
光は電磁波であり、その周波数に応じた電場と磁場を形成しながら空間中を伝播するが、誘電体物質（非金属）を通過するときには、光の振動数が分子の振動数に近いところで共鳴を起こし、その付近では屈折率が異常な変化を示す。これを物質の異常分散という。反射率は物質の屈折率によって決定される物理量であり、その共鳴周波数近傍では、光は吸収されると同時にそもそも物質内に入りにくく、反射率が高くなっている（図１（ａ）参照）。本来、上記反射率は誘電体物質に固有の値となり、物質の厚みとは関係ないものと考えられる。例えば、ケイ素樹脂表面の反射率は光の振動数（波長）が決まれば、図１（ｂ）のように、一意に決定するべきものである。しかし、そのためには物質の厚みが光の波長に対して十分な大きさであることが必要であり、逆に十分な厚みに到達しない領域では、反射スペクトル自体が厚みによって変化することを見出した。この反射スペクトルの変化を利用して薄膜の表面で反射し膜厚の情報を含む赤外線の強度（反射スペクトル）から算出される反射率を演算することにより、薄膜の厚みを導くことができる。また、本発明は、測定に必要な光は被測定薄膜から反射される光であり、膜下の基材が透明体又は赤外線吸収材料で構成される場合でも、基材からの反射光とは無関係に測定光を得ることができる。したがって、例えば、ケイ素樹脂が紙の上に塗布された粘着シートの剥離用シートの膜厚を測定することが可能である。
【００１３】
本発明の第２態様にかかる膜厚測定方法は、反射率の変化がほとんどない領域の波長であって前記第２の波長と異なる第３の波長の赤外線を照射して前記第３の波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプルの表面で反射した表面反射光の強度を測定し、前記それぞれ測定された前記測定サンプル及び基準サンプルの前記第３の赤外線に対する反射光の強度から第３の波長についての反射率を演算し、三波長演算により求められた反射率差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を測定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３態様にかかる膜厚測定方法は、第２態様において第３の波長の赤外線は、前記ピークに対して前記第２の波長と反対側のほとんど反射率の変化のない領域の波長である。
【００１５】
上記各方法によれば、第１から第３の波長の赤外線により、反射スペクトルのピークの挙動の変化に関する情報をより正確に得ることができる。第１から第３の波長は、前記誘電体材料がケイ素樹脂である場合に、前記第１の波長を７．９μｍ、前記第２の波長を７．５μｍ、前記第３の波長を８．３μｍとすることができる。
【００１６】
また、上記各態様において、好ましくは、前記反射率の差が前記誘電体材料の薄膜の膜厚に応じて略比例変化する範囲において、薄膜の膜厚を測定する。前記誘電体材料が例えばケイ素樹脂である場合は、その薄膜は具体的には、ほぼ１．５μｍ（１．５ｇ／ｍ２で前記基材の表面に略均一に設けられる程度の厚み）よりも薄い厚みとなる。上記範囲においては、薄膜の反射スペクトル強度から計算される反射率（Ａ＝−ｌｏｇ（Ｉｂ／Ｉｓ））の厚みによる変化は比例関係を有し、ほぼ直線上となるため、膜厚の測定を一義的に決定することができ、測定の精度を高くすることができる。ここで、Ｉｂはゼロ点基準となる基準サンプルの反射強度、Ｉｓは測定サンプルの反射強度である。基準サンプルとしては、薄膜を設けていない基材もしくは測定に用いられる波長付近で反射スペクトルが平坦な材料の板などが用いられる。
【００１７】
また、好ましくは、上記各態様において、前記赤外線は、前記誘電体材料の薄膜に対して４５〜５５度の入射角で照射される。上記方法において、照射する赤外線の入射角度が小さいほど、膜厚に対する反射吸光度は大きくなり、測定の感度は向上する、一方、入射角度が小さくなると反射率は小さくなり、反射光自体が観測困難になる。よって両者のバランスを取り、上記範囲の最適な入射角を決定することができる。
【００１８】
また、本発明は、第４態様として、以下の構成の膜厚測定装置を提供する。すなわち、膜厚測定装置は、透明材料又は赤外線を吸収する材料で構成された基材の表面に誘電体材料の薄膜が設けられた測定サンプル及び反射率演算の基準となる基準サンプルに当該誘電体材料の反射スペクトルの反射率がピークを示す波長とほぼ等しい波長の第１の波長及び反射率の変化がほとんどない領域の第２の波長の赤外線を照射する赤外線照射装置と、
前記赤外線照射装置から照射されたそれぞれの波長の赤外線の前記測定サンプル又は基準サンプル表面での正反射光の強度を測定する受光センサと、
前記受光センサにより受光したそれぞれの波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプル表面で反射した表面反射光の強度からそれぞれの波長における測定サンプルの反射率を演算し、前記第２の波長に対する反射率と前記第１の波長に対する反射率との差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を算出する演算部とを備える。
【００１９】
上記構成において、赤外線照射装置は第１の波長及び第２の波長の赤外線を照射するものであり、例えば、単波長を照射する複数の光源のみから構成されていてもよいし、第１の波長及び第２の波長の赤外線を含む複合波長の赤外線を照射する光源と、光源からの照射光又は測定サンプル又は基準サンプル表面からの反射光を第１及び第２の波長の赤外線に分光する分光手段を備えるものであってもよい。
【００２０】
上記構成において、前記分光手段は、前記光源からの赤外線の光路に前記第１の波長の赤外線及び第２の波長の赤外線のみを透過させる複数の光学フィルタを備え、前記複数の光学フィルタを前記赤外線の光路に選択式に挿入可能に配置されたフィルタユニットであることが好ましい。
【００２１】
また、好ましくは、前記赤外線照射装置は前記第１の波長及び前記第２の波長の赤外線のほかに、反射率の変化がほとんどない領域の波長であって前記第２の波長と異なる第３の波長の赤外線を照射可能であり、
前記演算部は、前記第３の波長の赤外線について前記測定サンプル及び基準サンプルの表面で反射した表面反射光の強度を測定し、前記それぞれ測定された前記測定サンプル及び基準サンプルの前記第３の赤外線に対する反射光の強度から第３の波長についての反射率を演算し、三波長演算により求められた反射率差に基づいて前記誘電体材料の薄膜の膜厚を演算する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、誘電体材料の薄膜の膜厚を簡単な光学的方法で測定することができる。すなわち、赤外線を照射して、薄膜表面で反射した膜厚の情報を含む反射光の強度を測定し、この情報に基づいて薄膜の膜厚を測定する。よって、従来行われていた膜厚測定方法に比べて極めて簡単に測定することができ、また、大掛かりな付帯設備も不要となる。
【００２３】
また、薄膜を構成する誘電体材料の厚みを適正な範囲とすることにより、反射率の差の変化が膜厚に対して直線的な比例関係を有することから、より正確な膜厚測定を行うことができる。さらに、本発明は、光学的な手段により簡単に薄膜の厚みを測定することができるので、例えば、シリコーンコート剥離紙などを製造する工程で膜厚をオンラインでモニタし、その測定結果をシリコーンコート剥離紙製造装置にフィードバックして、その膜厚を制御するようにすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の膜厚測定方法の実施形態について説明する。図２は、本発明の方法において使用される膜厚測定装置の概略構成を示す図である。
【００２５】
本実施形態の膜厚測定装置は、従来膜厚により変化することがないと考えられていた反射スペクトルが誘電体の膜の厚みがごく薄い領域では厚みによる反射スペクトルに挙動の変化が起こることを利用したものである。誘電体に赤外線を照射すると、特性吸収帯の波長において、透過スペクトルに吸収のピークが見られることは従来から知られている。誘電体材料としてケイ素樹脂を用いた場合には、特性吸収帯は、７．９μｍ、９．５μｍ、１２．５μｍであり、この波長の赤外線を誘電体材料に照射した場合においては、その透過率が著しく低下する。同時に当該材料から反射してくる反射光のスペクトルにも同様に反射率のピークがみられる。この現象は誘電体材料に特有の性質である。透過スペクトルは、膜を透過した赤外線の強度を測定するため、その測定値は膜厚の影響を受けて透過率が変化する一方、反射スペクトルの場合は、膜の表面で反射した光の強度であるため、スペクトルの挙動は一様に決定され、その厚みに対する影響はみられないと考えられていた。
【００２６】
しかし、誘電体材料が振動数（波長）に対して十分な厚みを持たない場合、すなわち、誘電体材料の膜厚が非常に薄い状態では、その反射スペクトルの挙動は厚みに応じて変化することがみとめられた。本実施形態にかかる膜厚測定装置は、この変化を膜厚の定量測定に利用したものである。
【００２７】
図３は、ケイ素樹脂の膜厚と反射スペクトルの関係を示す図である。紙の上にケイ素樹脂を０．５１〜３．９４ｇ／ｍ２の厚み範囲で塗布した場合の膜厚と反射スペクトルの関係を示す図である。図３においては、紙の上に直接ケイ素樹脂を塗工した場合の反射強度スペクトルと、塗工量０ｇ／ｍ２の基準サンプル（ポリエチレン樹脂板）の反射強度スペクトルとの差を示したものである。図３より明らかなように、塗工量が十分な２．８６ｇ／ｍ２及び３．９４ｇ／ｍ２のものを除き、その他の反射スペクトルは、特性吸収帯である７．９μｍ（以下測定波長という。）における反射強度が、その前後の波長（第１参照波長（７．５μｍ）及び第２参照波長（８．３μｍ））における反射強度よりも大きくなっている。基準サンプルの反射強度に対する測定サンプルの反射強度の吸光度を計算した際、測定波長と参照波長の吸光度の差（３波長吸光度）は塗工量に応じて変化する。
【００２８】
図４に塗工量と反射率差との関係を示す。図４に示すように、ケイ素樹脂では塗工量が１．５ｇ／ｍ２程度までは、反射率差は塗工量（膜厚）とほぼ比例する関係にあることが判明している。なお、この反射スペクトルを得た測定の入射角、反射角は各々４５°で正反射角度は９０°である。本実施形態にかかる膜厚測定装置は、この吸光度差と塗工量との関係を利用し、以下の処理を行うことにより、基材の上に設けられた誘電体材料の薄膜の膜厚を測定する。
【００２９】
図２の膜厚測定装置１は、筐体１０内に光源２、フィルタユニット３、受光センサ４、演算部５を備える。光源２は、赤外線領域における多数の波長成分を含む赤外線を照射可能な赤外線ランプである。この光源２から発光された赤外線Ｌ１は、干渉フィルタユニット３を透過することにより、単波長の赤外線の状態で、サンプル１００の表面に照射される。干渉フィルタユニット３は、３つの干渉フィルタ３ａ〜３ｃを備えている。干渉フィルタユニット３は、３つの干渉フィルタ３ａ〜３ｃを切り替え可能に構成されており、光源２からの光路Ｌにどの干渉フィルタ３ａ〜３ｃが配置されるかによって、サンプル１００に照射される赤外線の波長を選択することができる。
【００３０】
サンプル１００の薄膜１０１の表面で反射した各波長の赤外線Ｌ２は、赤外線Ｌ１の入射方向に対して正反射に対向した位置に設けられた受光センサ４に到達する。赤外線Ｌ２の光強度は受光センサ４によって測定され、演算部５に送信される。なお、赤外線Ｌ１及びＬ２の光路にはそれぞれ赤外線を受光センサ４の受光面上で結像させるための光学系６、７が設けられている。
【００３１】
測定対象であるサンプル１００は、透明体又は赤外線吸収材料で構成された基材１０２の表面に誘電体材料の薄膜１０１を付したものである。基材１０２としては、ポリエチレンフィルム、紙等のほか、紙の表面にポリエチレンやＰＥＴ等の樹脂ラミネートを施したものなどを用いることができる。また、薄膜を構成する材料としては、ケイ素樹脂などの誘電体材料であることが必要である。紙の上にケイ素樹脂の薄膜を付したものは、粘着シートの剥離用シートとして広く用いられるものであり、通常薄膜の厚みは１μｍ前後と非常に薄く設けられており、後述するように本実施形態の膜厚測定装置においてその膜厚を測定することができる。
【００３２】
図５に本実施形態の膜厚測定装置で測定されるサンプル表面での赤外線の光路を示す。上記のように、光源２から照射された赤外線は、所定の入射角度でサンプル１００の薄膜１０１表面に到達する。入射された赤外線は、薄膜１０１表面で反射する赤外線Ｌ１と薄膜を透過する赤外線Ｌａに分光される。赤外線Ｌａは、誘電体１０１の薄膜を透過して、基材１０２に到達する。基材１０２は、上述の透明体または赤外線を吸収する材料で構成されており、裏面まで透過または吸収され、基材表面ではほとんど反射しない。したがって、受光センサ４に到達可能な赤外線Ｌ２は、薄膜１０１の表面で反射されたものであり、薄膜１０１の膜厚ｄにのみ影響を受ける。
【００３３】
図６は入射角と吸光度の差の関係を示すグラフである。図７は入射角と受光強度の関係を示すグラフである。図７は、入射角６５度に対する受光強度の相対値である。図６に示すように、反射スペクトルに見られる反射強度のピークの大きさは、薄膜の厚みが同じであれば入射角度が小さいほど大きくなる。一方、図７に示すように、入射角度が小さくなると反射光度自体が小さくなり、受光センサでの強度の測定が困難になる。よって、両者のバランスをとって入射角度を設定する。光源２からの赤外線の入射角αは、具体的には、４５〜５５度の範囲とすることが好ましい。
【００３４】
本実施形態にかかる膜厚測定装置の測定の手順について説明する。図８は本実施形態にかかる膜厚測定装置の測定手順を示すフロー図である。本実施形態としては、強度測定に用いる波長として、第１参照波長を７．５μｍ、第２参照波長を８．３μｍ、測定波長を７．９μｍを用いることとし、そのために干渉フィルタユニット３は、それぞれ上記波長のみを透過可能な干渉フィルタ３ａ，３ｂ，３ｃを備えている。
【００３５】
先ず、光源から第１参照波長、第２参照波長、測定波長の各波長の赤外線を含む赤外光を基準サンプルに照射する。基準サンプルは、その表面にケイ素樹脂の薄膜を設けていない測定サンプルの基材の紙を用いる。上記波長のうち光路に配置されている干渉フィルタ３ａ〜３ｃにより、当該干渉フィルタを透過可能な波長の赤外線のみがこれを透過して、基準サンプルに到達する（＃１０）。照射された赤外線が基準サンプル表面で反射した赤外線の強度を受光センサ４により測定する（＃１１）。１つの波長の赤外線の測定が終了すると、光路中に位置する干渉フィルタ３ａ〜３ｃを切り替えてサンプルに照射される赤外線の波長を変更し、同様に強度を測定する。干渉フィルタ３ａ〜３ｃの切り替えによる３つ波長の赤外線の強度の情報は、演算部５に送られて一時的に保存される。この基準サンプルの各波長における赤外線反射光の強度は、吸光度を測定するための基準として用いられる。
【００３６】
次に測定サンプルについて、上記と同様に３波長の赤外線を照射する（＃１２）と共に、各波長での反射光の強度を測定する（＃１３）。測定サンプルについての３つの波長の赤外線の強度の情報は、演算部５に送られて一時的に保存される。
【００３７】
これらの基準サンプル及び測定サンプルについての各波長の反射光強度の情報をもとに各波長における反射率を演算する（＃１４）。反射率は、−ｌｏｇ（Ｉｂ／Ｉｓ）の式により演算される。ここで、Ｉｂはゼロ点基準となる基準サンプルの反射強度、Ｉｓは測定サンプルの反射強度である。
【００３８】
次いで、演算部は、三波長演算により反射率の差を演算する（＃１５）。図９は三波長演算の演算手法を説明するための図である。三波長演算は、測定波長（７．９μｍ）における反射率の値ａ、第１参照波長（７．５μｍ）における反射率の値ｂ、第２参照波長（８．３μｍ）における反射率の値ｃを用いて値ｂ、ｃに対する値ａの値の変化量を演算する。具体的には、値ｂ、ｃを直線ｌでつないだときに、測定波長におけるｌの座標ｄと、値ａとの差を求める。
【００３９】
上記の通り、薄膜がごく薄い範囲では、反射率の差の値は、膜厚に比例して変化するため、反射率の差の値を参照して膜厚の測定が行われる（＃１６）。膜厚の測定においては、演算部５に格納されている検量データを参照することにより行う。具体的には、上記演算された反射率の差の値を演算部５に格納されている検量データと比較し、測定サンプルの薄膜１０１の厚みを算出する。
【実施例】
【００４０】
ポリエチレンのラミネートを施した紙の基材の上にケイ素樹脂の薄膜を塗布したサンプルを用い、図２の膜厚測定装置により膜厚測定を行った。すなわち、サンプルに第１及び第２の参照波長及び測定波長の赤外線をそれぞれ照射し、その反射光の強度を測定した。これらの強度の情報から求められる各波長での反射率に基づいて反射率差を算出し、予め有している検量データを用いることにより膜厚を測定した。
【００４１】
一方、測定された膜厚の精度を確認するために、重量法によって塗工量を算出した。すなわち、薄膜塗布前の基材のみの重量と薄膜を塗布した後の重量を測定し、その差を取ることによりケイ素樹脂の塗工量を求めた。図１０に膜厚算出の結果について示す。
【００４２】
図１０に示すように、本発明にかかる膜厚測定方法により測定された膜厚測定値は、重量法による膜厚比較値との比較において、膜厚がごく薄い範囲においては、両者の差がほとんど生じることがなかった。但し、１．５ｇ／ｍ２を越えると重量法による膜厚比較値との差が大きくなり、その測定精度が若干低くなる。
【００４３】
以上説明したように、本発明にかかる膜厚測定方法及び膜厚測定装置は、簡単な光学的構成を取ることにより、基材の上に設けられた薄膜の厚みを測定することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】誘電体物質の光学特性を示すグラフであり、（ａ）は、屈折率及び吸収両と振動数の関係を示すグラフであり、（ｂ）は誘電体物質の一般的な反射スペクトルの挙動を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる膜厚測定装置の概略構成図である。
【図３】ケイ素樹脂の膜厚と反射スペクトルの関係を示す図である。
【図４】塗工量と反射率差との関係を示す図である。
【図５】図１の膜厚測定装置で測定されるサンプル表面での赤外線の光路を示す。
【図６】入射角と吸光度差の関係を示すグラフである。
【図７】入射角と受光強度の関係を示すグラフである。
【図８】図２の膜厚測定装置の測定手順を示すフロー図である。
【図９】三波長演算の演算手法を説明するための図である。
【図１０】図２の膜厚測定装置の測定結果を示すグラフである。
【図１１】ケイ素樹脂の吸光度スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１  膜厚測定装置
２  光源
３  干渉フィルタユニット
４  受光センサ
５  演算部
６，７  光学手段
１０  筐体
１００  サンプル
１０１  薄膜
１０２  基材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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