JPH0730674Y2 - カーボン蒸着装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、カーボンに通電して試料に蒸着するカーボン
蒸着装置に関するものである。

〔従来の技術と考案が解決しようとする課題〕

従来、カーボンを蒸着させるときは、高真空（10^-5Torr
以下）でカーボン自身に電流を流して高温に加熱してカ
ーボンを蒸発させ、その周辺に置いた試料に付着させる
ようにしている。例えば第５図構成で、電流調整用のス
ライダックを調整して徐々に電流を増大していき、カー
ボン棒自身の抵抗で加熱し、更に加熱してカーボン粒子
を蒸発させ、試料に付着させるようにしている。

このため、カーボンを加熱したことによってこれを保持
する金具および周辺が高温に加熱され、更に試料が長時
間の間、高温部分からの熱放射を受け、カーボンを蒸着
させる試料自身の温度が上昇し、ダメージを与えてしま
うという問題があった。また、真空が悪いと良質なカー
ボン被膜を試料に蒸着し得ないという問題があった。

本発明は、カーボンに短時間の間、大電流を通電し、冷
却時間を置いた後に再度、大電流を通電することを繰り
返して蒸着し、低い真空度で良質のカーボン膜を試料に
蒸着することを目的としている。

〔課題を解決する手段〕

第１図を参照して課題を解決する手段を説明する。

第１図において、カーボン棒１は、蒸着しようとするカ
ーボンを棒状にしたものである。

カーボン先端部１−１は、カーボン棒１を加熱し易くす
るなどのために細くした先端の部分である。

スイッチ４は、カーボン棒１に対して、大電流を短時間
の間、供給し、冷却時間を置いた後に再度、大電流を供
給することを繰り返すためのスイッチである。

〔作用〕

本考案は、第１図に示すように、カーボン棒１にカーボ
ン先端部１−１を設け、このカーボン先端部１−１と、
対極のカーボン棒１との間に相互に押圧する力を加えて
接触させ、スイッチ４によって両者の間に、大電流を短
時間の間、供給し、冷却時間を置いた後、再度、大電流
を供給することを繰り返し、カーボン先端部１−１を蒸
発させて周辺に配置した試料にカーボン被膜を形成する
ようにしている。

従って、大電流を短時間の間、供給してカーボン先端部
１−１を加熱して瞬時に蒸発させることを繰り返すこと
により、真空度の悪い状態でもいわばスパッタ的に試料
に導電性かつ透明性の高いカーボン被膜を蒸着すること
ができる。また、大電流を短時間の間、供給することに
より、カーボン先端部１−１のみを局部的に加熱（赤
熱）し、周辺部の加熱（赤熱）を少なくし、試料に与え
る熱ダメージを少なくすることができる。

〔実施例〕

次に、第１図から第４図を用いて本考案の１実施例の構
成および動作を順次詳細に説明する。

第１図において、カーボン棒１は、蒸着しようとするカ
ーボンを棒状にしたものであって、先端部に細くしたカ
ーボン先端部１−１を設けたもの、あるいは先端部をフ
ラットにしたものである。

カーボン先端部１−１は、カーボン棒１を加熱し易くす
るなどのために細くした先端の部分であって、大電流を
短時間の間、供給したときに蒸発する部分である。本実
施例は、このカーボン先端部１−１と、フラットな先端
を持つカーボン棒とを相互にスプリングなどで押圧して
図示接合面を小さくし、加熱し易くしている。

試料２は、カーボン膜を蒸着しようとする試料である。
この試料２の表面に蒸着したカーボン膜は、電子顕微鏡
などで観察する際に、導電性を持たせてチャージを防止
し、高分解能の画像を得るためなどのものである。

トランス３は、電源５から印加された電圧を降圧して低
電圧、大電流をカーボン棒１に供給し、通電加熱するた
めのものである。

スイッチ４は、大電流を短時間の間、カーボン棒に供給
し、冷却時間を経過した後、再度、大電流をカーボン棒
に供給するように電源をON/OFFするスイッチである（後
述する）。

電源５は、交流の商用電源（例えば100VAC、200VAC）で
ある。

次に、第２図を用いて手動時の回路構成および動作を具
体的に説明する。

第２図（イ）において、タイマ（１）７は、（蒸着時間
＋冷却時間）である時間T1を予め設定する再起動可能な
タイマである。

タイマ（２）８は、蒸着時間である時間T2を予め設定す
る再起動可能なタイマである。

リレー９は、電源（例えば100VAC）をON/OFFするもので
あって、タイマ（２）８からリレーコイルに通電／非通
電することにより、接点をON/OFFするリレーである。

第２図（ロ）において、スイッチは、第２図（イ）スイ
ッチ６をオペレータがオンした時に図中の正パルスを発
生させ、本実施例による蒸着を開始させるトリガ信号で
ある。

タイマ（１）、タイマ（２）は、第２図（イ）における
タイマ（１）７、タイマ（２）８における波形図を示
す。

は、第２図（イ）スイッチ６をオペレータが押下し
てオン信号を発生させたことに対応して、タイマ（１）
７が起動され、更にこのタイマ（１）７によってタイマ
（２）８が起動され、接点が閉になってカーボン棒１に
大電流が供給開始された時点を示す。

は、で起動されたタイマ（２）８が予め設定され
た時間T2を経過したので、リレー９への通電を停止し、
接点を開にしてカーボン棒１への電流の供給を停止した
時点を示す。これにより、大電流を短時間T2の間、カー
ボン棒１に供給し、カーボン先端部１−１を通電加熱し
て蒸発させ、試料２に蒸着させるようにしている。

は、冷却時間を経過した時点を示し、で起動され
たタイマ（１）７が予め設定された時間T1を経過した時
点を示す。これにより、カーボン棒１が自然冷却され、
試料２に対する熱ダメージの発生を抑止するようにして
いる。

以上の動作をオペレータからのスイッチ６の押下に対応
して繰り返すことにより、大電流を短時間の間、カーボ
ン棒１に供給して導電性良好かつ透明度の高いカーボン
膜を悪い真空度のもとでも蒸着することが可能となる。

次に、第３図を用いて自動時の回路構成および動作を具
体的に説明する。

第３図（イ）において、スイッチ６−１は、本実施例に
係わる自動時における回路を起動させるトリガ信号を発
生させるスイッチである。

ゲート回路10は、スイッチ６−１からのトリガ信号によ
って起動され、予め設定された繰り返し回数Ｎだけ、繰
り返しタイマ（１）11を起動して大電流を短時間T2の
間、カーボン棒１に供給させるものである。

タイマ（１）７−１は、（蒸着時間＋冷却時間）である
時間T1を予め設定する再起動可能なタイマである。

タイマ（２）８−１は、蒸着時間である時間T2を予め設
定する再起動可能なタイマである。

リレー９−１は、電源（例えば100VAC）をON/OFFするも
のであって、タイマ（２）８−１からリレーコイルに通
電／非通電することにより、接点をON/OFFするリレーで
ある。

再起動回路11は、タイマ（１）７−１からの時間T1の終
了信号を契機として、ゲート回路10に予め設定した繰り
返し回数Ｎだけ繰り返し大電流をカーボン棒１に供給す
るように再起動を促すものである。

カウンタ回路12は、ゲート回路10から通知されたカーボ
ン棒１に大電流を通電した回数をカウントするものであ
る。

比較回路13は、カウンタ回路12によってカウントされた
回数と、予め設定した繰り返し回数Ｎとが等しいか否か
を比較し、等しい時にEND信号をゲート回路10に通知
し、大電流をカーボン棒１に供給することを終了させる
ものである。

次に、第３図（ロ）を用いて第３図（イ）回路の動作を
説明する。図中ないしは、第３図（イ）に記載した
部分の信号波形に夫々対応している。

第３図（ロ）において、は、スイッチ６−１をオペレ
ータが押下してトリガ信号をゲート回路10に入力して起
動する。

は、のトリガ信号の立上りで、タイマ（１）７−１
を起動し、タイマ（２）７−１の立上りでタイマ（２）
８−１を起動し、タイマ（２）８−１の立上りでリレー
９−１に通電し、接点を閉にして電源からの電流をトラ
ンス３を介してカーボン棒１に供給する。これにより、
カーボン棒１に大電流が供給されることとなる。

は、タイマ（２）８−１が予め設定した時間T2（蒸着
時間）を経過した後に、リレー９−１に対して通電を停
止したことに対応して接点が開となり、カーボン棒１に
対する電流の供給を停止する。これにより、冷却時間に
入ることとなる。

は、タイマ（１）７−１が予め設定した時間T1（蒸着
時間＋冷却時間）を経過した信号を再起動回路11に通
知、この通知を受けた再起動回路11が信号をゲート回
路10に通知して再起動を促し、ゲート回路10が信号を
カウンタ回路12に通知して蒸着回数を計数させ、更に比
較回路13がこの計数した蒸着回数と予め設定した繰り返
し回数Ｎと比較し、ここでは等しくないのでEND信号を
ゲート回路10に通知しない。

は、のEND信号の通知を受けなかったゲート回路10
がと同様にタイマ（１）７−１を起動などし、再度、
カーボン棒１に大電流を供給する。

以上の動作を予め設定した繰り返し回数Ｎだけ繰り返す
る。そして、で、比較回路13がEND信号をゲート回
路10に通知したことに対応して、大電流をカーボン棒１
に供給することを終了すると共に、カウンタ回路12にRE
SET信号を通知してリセット（クリア）する。

以上の動作によって、予めタイマ（１）７−１に時間T1
（蒸着時間＋冷却時間）、タイマ（２）８−１に時間T2
（蒸着時間）、更に、比較回路13に繰り返し回数Ｎを夫
々設定し、スイッチ６−１を押下することにより、自動
的に設定した条件のもとで蒸着が実行されることとな
る。

第４図は、本考案の説明図を示す。

第４図（イ）は、カーボン棒１への供給電力と、蒸着時
間、冷却時間の関係を示す。本実施例に係わる供給電力
は、カーボン棒１と、カーボン先端部１−１とを対向さ
せて接触させる、接触状態、接触圧力などによって異な
り、従来に比較して非常に短い短時間（例えば１秒ない
し数秒位）の間、大電力を供給し、次にこの大電力によ
って通電加熱された部分を冷却することを繰り返すよう
にしている。

第４図（ロ）は、“瞬時加熱によるバクハツ状のカーボ
ン蒸発→冷却→接触→以下繰り返す”を、第４図（イ）
の供給電力によって行うようにしている。これにより、
低い真空度（例えば10^-3Torr位）でも透明度の高く、か
つ導電性の良好なカーボン被膜を試料２上に形成するこ
とができた。

第４図（ハ）は、カーボン棒１のカーボン先端部１−１
の形状例を示す。本実施例は、カーボン蒸着を行う際
に、接触面積を小さくして大電力を小さな接触面積の部
分に集中させ、効率的にカーボンを蒸発させるようにし
ている。

第４図（ニ）は、カーボン先端部分１−１の形状例を示
す。実験では、図示のようにカーボン棒１の先端を約2m
mφ、長さ約10mmに細く削るようにしている。この細く
削ったカーボン先端部１−１に対する対向電極は、第４
図（ハ）の右側のカーボン棒１に示すように、フラット
あるいは約2mmφよりも大きくし、通電加熱時に当該細
く削ったカーボン先端部１−１が横に外れないようにし
ている。また、細く削った部分を約10mm位、設けたこと
により、１回のカーボン先端部１−１の作成によって何
回も試料２に対してカーボン蒸着を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、大電流を短時間
の間、供給してカーボン先端部１−１を加熱して瞬時に
蒸発させることを繰り返す構成を採用しているため、真
空度の悪い状態でもいわばスパッタ的に試料に導電性か
つ透明性の高いカーボン被膜を蒸着することができる。
また、大電流を短時間の間、供給することにより、カー
ボン先端部１−１のみを局部的に加熱（赤熱）し、周辺
部の加熱（赤熱）を少なくし、試料に与える熱ダメージ
を少なくなくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例構成図、第２図、第３図は本
考案の動作説明図、第４図は本考案の説明図、第５図は
従来技術の説明図を示す。 １はカーボン棒、１−１はカーボン先端部、２は試料、
３はトランス、４はスイッチ、５は電源、７、７−１、
８、８−１はタイマ、T1は（蒸着時間＋冷却時間）、T2
は蒸着時間を表す。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カーボンに通電して試料に蒸着するカーボ
   ン蒸着装置において、 先端を細くしたカーボン先端部（１−１）を持つカーボ
   ン棒と、 このカーボン先端部（１−１）に対向させて接触して相
   互に押圧するカーボン棒と、 上記カーボン先端部（１−１）と相互に押圧して接触す
   る上記カーボン棒との間に大電流を短時間の間、供給
   し、次に冷却期間を置いた後に再度、大電流を供給する
   ことを繰り返す電源制御装置とを備えたことを特徴とす
   るカーボン蒸着装置。
2. 【請求項２】上記カーボン先端部（１−１）を、複数回
   の蒸着量分の所定の太さで所定の長さからなる細長い棒
   状としたことを特徴とする請求項１に記載のカーボン蒸
   着装置。