JP2005156219A

JP2005156219A - 膜厚測定方法

Info

Publication number: JP2005156219A
Application number: JP2003391873A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Tougi; 俊秀東儀; Kenji Toyama; 健司遠山
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】ボトル容器の内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚をボトル容器の外側から測定する方法を提供することにある。
【解決手段】曲面形状を有するボトル容器内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚測定方法であって、金型側面に所定の大きさの光投射用孔を有する金型内にボトル容器を挿入し、該光投射用孔を介してボトル容器の外側から膜厚測定の為のレーザー光を投射し、蒸着薄膜層の両側の境界面で反射した反射光Ｃ及び反射光Ｄの干渉光を測定し、測定した干渉光をもとにして蒸着薄膜層の膜厚を演算することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボトル容器内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚を測定する方法に関するものである。

従来、高分子フィルム等の平坦な平面を有する基材層の上に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚を測定する方法としては、図５に示すように、蒸着薄膜層（２２）側から入射光（Ａ）を投射し、蒸着薄膜層（２２）の上面と下面で反射した反射光Ｄ′及び反射光Ｃ′の干渉光を利用する方法が一般的である。しかしながら、曲面形状を有するボトル容器の内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚は、その形状なるが故にボトル容器の内面の蒸着薄膜層側から光を投射することは非常に困難であり、ボトル容器を破壊しない状態で内面の蒸着薄膜層の膜厚を測定することはほぼ不可能であった。

本発明の課題は、ボトル容器の内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚をボトル容器の外側から測定する方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、曲面形状を有するボトル容器内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚測定方法であって、金型側面に所定の大きさの光投射用孔を有する金型内にボトル容器を挿入し、該光投射用孔を介してボトル容器の外側から膜厚測定の為のレーザー光を投射し、蒸着薄膜層の両側の境界面で反射した反射光Ｃ及び反射光Ｄの干渉光を測定し、測定した干渉光をもとにして蒸着薄膜層の膜厚を演算することを特徴とする膜厚測定方法である。

本発明の膜厚測定方法は、曲面形状を有するボトル容器内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚測定方法であって、金型側面に所定の大きさの光投射用孔を有する金型内にボトル容器を挿入し、該光投射用孔部を介してボトル容器の外側から膜厚測定の為のレーザー光を投射し、蒸着薄膜層の両側の境界面で反射した反射光Ｃ及び反射光Ｄの干渉光を測定し、測定した干渉光をもとにして蒸着薄膜層の膜厚を演算する方法であるので、ボトル容器の内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚をボトル容器の外側から直に測定でき、品質管理できる。従って、前記積層構成のボトル容器において、蒸着薄膜層が常に安定したガスバリア性を保持し、優れた内容物保存性が得られる。

本発明の膜厚測定方法を実施の形態に沿って詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の膜厚測定方法を説明する為の概要図であり、膜厚測定装置（１０）は装置内にＬＥＤ投光モジュール部（１１）、光投射部（１２）、分光受光モジュール部（１３）、測定値をもとにして演算する手段を有するデータ処理部（１６）を有し、さらに前記分光受光モジュール部（１３）内には分光光学素子（１４）とラインＣＣＤ（１５）を有している。被検査対象物であるボトル容器（２０）は基材樹脂層（２１）の内面に無機化合物の蒸着薄膜層（２２）が積層された積層構成の容器であり、ボトル容器（２０）は側面に光投射用孔部（３１）を有する同一形状の金型（３０ａ、３０ｂ）内に挿入されている。測定精度を上げる為に複数波長の光を用いるのが好ましく、例えば、光源に３色のＬＥＤ光を用い、白色ＬＥＤを中心に、短波長側の光を補強する為の青色ＬＥＤと長波長側の光を補強
する為の赤色ＬＥＤを混ぜる。前記３色のＬＥＤ光を光投射部（１２）から光投射用孔部（３１）を介してボトル容器（２０）の外側から投射し、基材樹脂層（２１）と蒸着薄膜層（２２）の境界面で反射した反射光Ｃと蒸着薄膜層（２２）を透過し、内容物と接する面で反射した反射光Ｄの干渉光を分光受光モジュール部（１３）内の分光光学素子（１４）で波長単位で分光し、ラインＣＣＤ（１５）で受光する。さらにラインＣＣＤ（１５）で受光した光強度を演算手段を有するデータ処理部（１６）で演算し、膜厚に換算する方法で測定する。前記データー処理部（１６）で使用する演算用のソフトは特に限定しない。

前記基材樹脂層（２１）に使用される樹脂は、透明な熱可塑性樹脂であれば特に限定されないが、例えば低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ナイロン樹脂等が使用される。なお、基材樹脂層（２１）は前記樹脂単層からなっていても良いし、前記樹脂を使用した多層構成からなっていても良い。

前記蒸着薄膜層（２２）は、化学気相成長法（ＣＶＤ法：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で形成されており、酸化珪素、ダイアモンドライクカーボン又はアルミナのいずれかを主成分とする無機化合物からなっている。その薄膜層の厚みは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下に設定することが好ましい。１０ｎｍ未満であると十分なガスバリア性が得られない等の弊害が生じ、１００ｎｍを超えると密着性が悪くなり、薄膜層に亀裂などが生じ良くない。

図２は本発明の膜厚測定方法で測定した時の入射光と反射光の説明図であり、膜厚測定の為の入射光（Ａ）はボトル容器（２０）の基材樹脂層（２１）の外側から投射され、基材樹脂層（２１）の表面で反射された反射光Ｂと、基材樹脂層（２１）と蒸着薄膜層（２２）との境界面で反射された反射光Ｃと、蒸着薄膜層（２２）の内容物に接する面で反射された反射光Ｄを有する。前記基材樹脂層（２１）の厚みが４０ｎｍ以上になると、反射光Ｂと反射光Ｃは干渉しなくなり、反射光Ｂは測定に影響することがなくなり、残りの反射光Ｃと反射光Ｄの干渉光の光強度を測定して、その干渉光の光強度から蒸着薄膜層（２２）の膜厚を演算するようになっている。

図３は光干渉の原理の説明図であり、光は波の性質を有しており、外部から入射光（Ａ）を投射した時、蒸着薄膜層（２２）の膜厚（ｄ）が波長オーダーであると、空気層（２３）と蒸着薄膜層（２２）との界面からの反射光と蒸着薄膜層（２２）と基材樹脂層（２１）との界面からの反射光の干渉が起こる。図３は理解しやすいように入射光（Ａ）が斜め入射されているが、垂直入射の場合は、両界面からの反射光の光路長差は２×膜厚（ｄ）となる。光路長差が波長（λ）の１／２の偶数倍の時、即ち、２×膜厚（ｄ）＝２ｍ×（λ）／２の時は光の位相は１８０°ずれており（図中の点線部）、弱め合い、逆に光路長差が波長（λ）の１／２の奇数倍の時、即ち、２×膜厚（ｄ）＝（２ｍ＋１）×（λ）／２の時は光の位相は一致し、強め合う。前記弱め合う光と強め合う光が繰り返し現れることにより、周期性のある干渉波形の光が得られ、また、膜厚（ｄ）により、極大と極小位置の違った干渉波形の光が現れる。

図４は異なる膜厚の時の干渉光の波形の状態を示した図であり、実線は膜厚（ｄ）が１０００ｎｍの時の干渉光の理論波形であり、点線は膜厚（ｄ）が８００ｎｍの時の干渉光の理論波形である。縦軸は光強度（％）であり、横軸は波長（ｎｍ）である。前記理論波形と測定した干渉光の波形を比較して、膜厚を演算し求める。

本発明の一実施形態の膜厚測定方法を説明する為の概要図である。本発明の膜厚測定方法で測定した時の入射光及び反射光の説明図である。光干渉の原理の説明図である。異なる膜厚の時の干渉光の波形の状態を示した図である。従来の膜厚測定方法で測定した時の入射光及び反射光の説明図である

符号の説明

１０…膜厚測定装置
１１…ＬＥＤ投光モジュール部
１２…光投射部
１３…分光受光モジュール部
１４…分光光学素子
１５…ラインＣＣＤ
１６…データ処理部
２０…ボトル容器
２１…基材樹脂層
２２…蒸着薄膜層
２３…空気層
３０ａ，３０ｂ…金型
３１…光投射用孔部
Ａ…入射光
Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′，Ｄ，Ｄ′…反射光

Claims

曲面形状を有するボトル容器内面に積層された無機化合物の蒸着薄膜層の膜厚測定方法であって、金型側面に所定の大きさの光投射用孔部を有する金型内にボトル容器を挿入し、該光投射用孔部を介してボトル容器の外側から膜厚測定の為のレーザー光を投射し、蒸着薄膜層の両側の境界面で反射した反射光Ｃ及び反射光Ｄの干渉光を測定し、測定した干渉光をもとにして蒸着薄膜層の膜厚を演算することを特徴とする膜厚測定方法。