JPH0342036Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、被蒸着体の表面に形成される薄膜の
量を振動周波数の変化量から検出するモニタ用水
晶振動子に係り、特に水晶振動子のスプリアスの
発生を防止して蒸着源からの粒子の発生量を制御
し、複数個の被蒸着体に形成される薄膜の量を均
一化できるモニタ用水晶振動子に関する。

〔考案の技術的背景〕

第２図は、従来のモニタ用水晶振動子が装備さ
れた蒸着装置の一例を示す概略構成図である。図
中１は真空容器で、真空ポンプ２，９により容器
１内は低圧力に維持される。３は、被蒸着体、例
えば板面に電極となる金属粒子が蒸着される水晶
片で、板面に平行に所望の電極形状に対応するマ
スクを配設している。４は、例えばATカツトで
円板状に切断加工した水晶片で、その主面に励振
電極を形成し、所定の共振周波数を有するモニタ
用水晶振動子である。そして、前記被蒸着体３の
蒸着時に、同時に前記モニタ用水晶振動子の励振
電極上に金属粒子が蒸着して、振動周波数が低下
するので、この周波数の変化量により前記被蒸着
体３に付着して形成した薄膜の量を検出するもの
である。そして５は熱源制御装置で、前記モニタ
用水晶振動子４は電極の質量の増加により振動周
波数が低下するので、これを監視し、単位時間当
りの振動周波数の低下率を一定とするように金属
粒子の発生源となる蒸発源６を加熱する熱源７の
通電電流を制御する。そして被蒸着体３に形成す
る薄膜の量が所定量になつたとき、即ちモニタ用
水晶振動子の振動周波数の低下量が所定の値とな
つた時に、熱源７のシヤツター８が作動し、蒸発
を中断してから通電電流を零とするように設定し
ているものである。従つて、この蒸着装置によれ
ば、モニタ用水晶振動子の周波数の変化量を所定
の値に設定することにより、被蒸着体３に所定量
の薄膜を形成することができる。

ところで、蒸着装置の水平におかれた蒸着源６
から発生した金属粒子の蒸着質量比は第３図ａ，
ｂに示す関数曲線のように、一般に次式で与えら
れる。

ｄ（α）／ｄ（ｏ）＝conⁿα ……(1) ただし、αは蒸発源から垂直に伸ばした中心線
からの傾き角度、ｄ（α）は、蒸発源と、一定距
離ｈだけ離れた水平面内の角度αだけ傾けた点Ｑ
における蒸着量、及びｄ（ｏ）は中心線上の上記
水平面と交わる点Ｐにおける蒸着量である。ｎは
蒸着速度を変数にもつ関数(1)を決定する係数であ
る。

したがつて上式が常に１を示すように被蒸着体
と蒸着源の間の距離と、被蒸着体の主面と蒸発源
の設置面が形成する角度とを適当に選び、蒸着速
度を一定にすることによつて得られた蒸着源を見
込むある曲面上にそれぞれ蒸着源に向けて複数個
の被蒸着体３の主面を配置してやれば、それぞれ
の被蒸着体３における蒸着量は一定となり、均一
な薄膜を形成することができる。このため前述し
た制御装置５では、真空容器１内の蒸着密度が均
一な領域となる関数曲線が常時一定となるように
モニタ用水晶振動子の単位時間毎の周波数の低下
量、即ち蒸着速度を一定値とするように熱源７の
通電電流を制御しなければならない。なおこのよ
うなモニタ用の水晶振動子は１回ないし数回使用
すると周波数の変化率が鈍くなるために変換しな
ければならない。ここで水晶振動子全体を交換す
ることは合理的でないので水晶片のみを手際よく
交換できることが望まれる。

〔背景技術の問題点〕

ところで、本考案者等が被蒸着体を水晶片とし
て、この蒸着装置にて同一条件で板面に電極を形
成し、それぞれ発振させたところ、同一値となる
べき振動周波数にバラツキを生じる場合があるこ
とが判明した。そして、この原因は、各水晶片に
形成した電極となる薄膜の単位時間の蒸着量が異
なることにあつた。すなわち、このような振動周
波数のバラツキの原因を究明するために上述のよ
うに蒸着により電極を形成する以前に、各水晶片
を細部まで同一条件とするように格別に注意して
蒸着を行なつたとしてもその結果は同じであつ
た。そこで、本考案者等は蒸着時におけるモニタ
用水晶振動子の電極膜厚の増加により連続的に低
下する振動周波数と熱源を制御する通電電流との
相互関係について詳査したところ次の結論を得
た。第４図においてＡは時間を横軸としたモニタ
用水晶振動子の周波数低下率の変化を示し、同図
においてＢは同図Ａの周波数低下率の変化による
熱源の通電電流の変化を示すグラフ図であるここ
で制御装置５はモニタ用水晶振動子の電極膜厚の
増加による振動周波数の低下率を図中Ｋで示す一
定値とするように制御電流を制御する。

即ち、従来のものでは、熱源７を制御する通電
電流が時間の経過とともに激しく変動するので、
水晶片上の蒸着質量比が一定な関数曲線が得られ
ず蒸発源６から発生する金属粒子の蒸発速度が変
化するために、水晶片に蒸着する金属粒子の量が
変動して振動周波数にバラツキを生じることが判
明した。そして、熱源７の制御電流が時間の経過
とともに激しく変動するのは連続的に一定の割合
で低下するはずのモニタ用水晶振動子の振動周波
数が、順次にスプリアスと結合してジヤンプ現象
を呈し、振動周波数が不連続的に変化してしまう
ためである。

〔考案の目的〕

本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもの
で、複数の被蒸着体に均一な量の薄膜を蒸着する
ことができるモニタ用水晶振動子を提供すること
を目的とする。

〔解決手段の特徴〕

電極が形成された厚み系の振動が励起される水
晶片の板面に質量を付加し、蒸着時に連続的に変
化する振動周波数に対して発生する不要振動を制
御し、振動周波数のジヤンプを防止した水晶振動
子をモニタ用水晶振動子に適用したことを特徴と
する。

〔考案の実施例〕

第１図はモニタ用水晶振動子の一例を示す側断
面図である。図中１１は水晶の結晶軸に対して所
定角度に切断したATカツトで丸板の水晶片であ
る。この水晶片１１は、表裏板面の中央部にそれ
ぞれ励振電極１１１，１１２を形成し、この励振
電極１１１，１１２をそれぞれ導出電極１１３，
１１４を介して板面端部へ導出している。そして
この水晶片１１の表裏板面の外周縁をリング状の
シリコンゴム、カーボンゴム等の軟性物質１２を
介して外筒１３の底板１３１と導電性圧力板１４
との間に挾持している。上記外筒１３は、金属製
の有底筒体で、かつ底板の中心部に透孔１３２を
形成している。そして外筒１３の開口端に絶縁材
からなる蓋体１５を螺装し、この蓋体１５と上記
導電性圧力板１４との間にバネ１６を介挿し、上
記水晶片１１を弾性的に保持するようにしてい
る。なお、水晶片１１の外周縁と外筒１３の内壁
との間には、適宜な絶縁板１７を介在させて電気
的に絶縁を図るようにしている。そして蓋体１５
の中央にコンタクト１８を設けバネ１６および導
電性圧力板１４を介して水晶片１１に形成した一
方の電極を導出し、他方の電極は外筒１３を介し
て導出するようにしている。また導電性圧力板１
４は適宜な位置に透孔１４１を穿設して水晶片１
１の表裏板面の圧力を均圧させるようにしてい
る。したがつて、水晶片１１は外筒１３の底板１
３１と、この外筒１３の開口端に螺装した蓋体１
５との間に外周縁をリング状の軟性物質１２で挾
持されて、かつ導電性圧力板１４を介して与えら
れるバネ１６の弾性によつて弾性的に保持され
る。また水晶片１１の板面に形成した一方の電極
１１１は上記バネ１６を介して導出し、他方の電
極１１２は上記外筒１３を介して導出するように
している。したがつて上記蓋体１５と外筒１３と
の間の螺装を解くことにより上記水晶片１１を容
易に取り出しあるいは交換することができる。

なお、第５図は第１図Ｄ−Ｄ線矢示断面図、第
６図は第１図底面図である。

そして第１図に示すモニター用水晶振動子を第
２図に示すような真空容器内に配置し、この容器
内に配置した多数の水晶片とともに金属蒸気の雰
囲気に置き電極の蒸着を行なうことは勿論であ
る。

このようにすればモニター用水晶振動子は外周
縁部を弾性的に保持しているので振動時の変位に
対する自由度が高く、それによつてスプリアスの
発生を極力、小さくすることができる。したがつ
て蒸着時の電極膜厚の増加による共振周波数の変
化の際にジヤンプを生じることがなく蒸着源を加
熱する熱源に対する通電電流に急激な変動を生じ
ることもない。

第７図は第１図に示すようなモニター用水晶振
動子を用いて蒸着を行なう際の周波数低下量の変
化（図示Ｅ）および熱源の通電電流（図示Ｆ）の
変化を示すものである。この図からも明らかなよ
うに周波数の変化率も略、一定にでき、それによ
つて熱源の通電電流も略一定にできるので、真空
容器内の蒸着質量比の一定な関数曲線は変化する
ことがない。従つて、予め設定された関数曲線に
複数個の被蒸着体、例えば水晶片を配置しておけ
ば、それぞれ薄膜の量が均一で振動周波数にバラ
ツキがなく、一定の品質の水晶振動子を形成する
ことができる。

なお、この実施例においては、被蒸着体を、た
とえば水晶片として、蒸着粒子を金属として説明
したが、被蒸着体は水晶片に限定されるものでは
なく、また蒸着粒子も金属に限定されないことは
言うまでもない。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によればスプリアスの発生
を極力抑えることができ、それによつて単位時間
に蒸着する薄膜の量を均一にできるモニタ用水晶
振動子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に用いるモニター用
水晶振動子の一例を示す側断面図、第２図は電極
の蒸着装置の一例を示す概略構成図、第３図ａお
よび第３図ｂは蒸着源に対して平行に配置した場
合の蒸着質比を説明する図、第４図は蒸着時のモ
ニター用水晶振動子の周波数変化と通電電流の変
化を示す図、第５図は第１図のＤ−Ｄ線矢示断面
図、第６図は第１図に示す振動子の底面図、第７
図は第１図に示すモニター用水晶振動子を用いた
装置におけるモニター用水晶振動子の周波数およ
び通電電流の変化を示す図である。 １……容器、３……水晶片、４……モニター用
水晶振動子、５……制御装置、６……蒸着源、１
２……軟性物質。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 蒸着源より発生した粒子を被蒸着体と水晶振動
   子の板面に形成された電極に付着させ、前記水晶
   振動子の電極に付着した粒子の質量によつて変化
   する振動周波数の変化量から前記粒子が前記蒸着
   体に付着して形成される薄膜の量を検出するモニ
   タ用水晶振動子において、 底板に透孔を有し開口端に蓋体を螺装した外筒
   と、 表裏板面の外周縁を上記粒子の質量により連続
   的に変化する上記水晶振動子の振動周波数に対し
   て発生する不要振動を抑制するリング状の軟性物
   質を介して上記底板および導電性圧力板との間に
   挾持される水晶片と、 上記蓋体と上記導電性圧力板との間に介挿され
   上記水晶片を弾性的に保持するバネと、 を具備することを特徴とするモニタ用水晶振動
   子。