JPH08360Y2

JPH08360Y2 - カーボン自動膜厚蒸着装置

Info

Publication number: JPH08360Y2
Application number: JP1991006747U
Authority: JP
Inventors: 孝島谷; 勝人後藤
Original assignee: Sanyu Denshi Co Ltd
Current assignee: Sanyu Denshi Co Ltd
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2006-01-10
Also published as: JPH05757U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、かん欠蒸着時に所定カ
ーボン膜厚を蒸着した試料を自動作成するカーボン自動
膜厚蒸着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のカーボン蒸着装置は、図３の
（イ）ないし（ハ）に示すように、カーボン棒を１つは
平らに１つは鉛筆の先のようにとがらせ、両者を接触さ
せて真空中に置き、この間に電流を流してカーボン自身
を加熱して蒸発させて、周囲に配置した試料上に蒸着す
るようにしている。また、本考案者らが提案したよう
に、図３の（ニ）ないし（ヘ）に示すように、カーボン
棒にパルス状の大電流をかん欠的に流す方法（以下かん
欠蒸着法という）を用いた場合、パルス状の大電流を短
時間（例えば１秒以下）の間、供給し、休止時間（例え
ば数秒）をおいて繰り返し、試料の近傍に白紙を置いて
その色の変化の具合から膜厚を推定し、蒸着を停止した
り、あるいは実験的に予めパルス状の大電流の繰り返し
回数（例えば１０回など）を求めておきこの回数、繰り
返したときに蒸着を停止するようにしていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記かん欠蒸着法を用
いた場合、パルス状の大電流を短時間（例えば１秒以
下）の間、カーボン棒に供給し、爆発的なアーク状とな
ってカーボンが蒸発するために、試料の近傍に置いた白
紙に蒸着したカーボンの色変化を見ることができず、事
実上はパルス状の大電流の供給回数をもとに膜厚を実験
的に求めてその回数で停止するしかなく、カーボン膜を
試料上に所望の厚さで蒸着し難いという問題があった。

【０００４】本考案は、パルス状の大電流をカーボン棒
に供給して蒸着する際に、試料近傍に配置した振動子に
カーボン蒸着されたときの発振周波数の変化、あるいは
予め作成した基準サンプルと測定用サンプルとでブリッ
ジを構成してその値をもとに蒸着を停止し、かん欠蒸着
法における所望のカーボン膜厚の試料を自動作成するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１および図２を参照し
て課題を解決するための手段を説明する。図１および図
２において、カーボン棒１は、パルス状の大電流を短時
間の間、供給し、休止期間を置くことを繰り返し、カー
ボンを蒸発させる棒である。振動子３は、カーボン蒸着
された量を検出するものである。

【０００６】基準サンプル１０は、予めカーボン蒸着し
たサンプルである。測定用サンプル１１は、カーボン蒸
着量を検出するものである。

【０００７】

【作用】本考案は、図１に示すように、真空中に配置し
たカーボン棒１の間の接触部分にパルス状の大電流を短
時間の間、供給および休止期間を置くことを繰り返して
近傍に配置した試料２にカーボン蒸着を開始し、試料２
の近傍に配置した振動子３の周波数の変化が予め設定し
た所定の値になったときに、パルス状の大電流の供給を
停止するようにしている。また、図２に示すように、真
空中に配置したカーボン棒１の接触部分にパルス状の大
電流を短時間の間、供給および休止期間を置くことを繰
り返して試料２にカーボン蒸着を開始し、予めカーボン
蒸着した基準サンプル１０と測定用サンプル１１とでブ
リッジを形成し、このブリッジの値が予め設定した値に
なったときに、パルス状の大電流の供給を停止するよう
にしている。

【０００８】従って、パルス状の大電流をカーボン棒１
に供給して蒸着する際に、振動子３にカーボン蒸着され
たときの発振周波数の変化、あるいは基準サンプル１０
と測定用サンプル１１とでブリッジを構成してその値を
もとに蒸着を停止することにより、かん欠蒸着法におい
て所望のカーボン膜厚を試料２に自動的に蒸着すること
が可能となる。

【０００９】

【実施例】次に、図１および図２を用いて本考案の実施
例の構成および動作を順次詳細に説明する。図１におい
て、カーボン棒１は、一方の先端を図示のように細い円
柱状に切削し、他方を平坦にしたカーボン棒であって、
パルス状の大電流を短時間の間、供給し、休止期間を置
き、カーボンを試料２に蒸着させるためのものである。

【００１０】試料２は、カーボン蒸着する対象の試料
（例えば走査型顕微鏡などで観察するために導電性を持
たせる試料）である。振動子３は、試料２にカーボン蒸
着された量を検出するための振動子であって、図示のよ
うに試料２の近傍に配置したものである。この振動子３
としては、例えば水晶振動子を用い、これにカーボン蒸
着させることにより、その重量が増して固有振動数が変
化するので、この変化割合を校正し、カーボン蒸着され
た膜厚を検出できるようにする。

【００１１】水晶膜厚計４は、振動子３を駆動してカー
ボン蒸着されたことによる当該振動子３の固有振動数の
変化を検出し、カーボン蒸着された膜厚を測定するもの
である。ここでは、かん欠発振器５からの休止期間信号
のときに、当該水晶膜厚計４が予め設定したカーボン膜
厚になったときに、ストップ信号をかん欠発信器５に通
知してカーボン棒１に供給するパルス状の電流の供給を
停止する。これにより、パルス状の大電流による爆発的
なアーク状のカーボン蒸発時のノイズの影響を避けるこ
とができる。

【００１２】かん欠発振器５は、カーボン棒１にパルス
状の短時間（例えば１秒以下）の大電流を供給したり、
休止期間（例えば数秒）を設けたりするための信号を発
振するものである。このかん欠発振器５は、スタートス
イッチ６を押下することにより、パルス状の大電流をカ
ーボン棒１に供給を開始し、水晶膜厚計４からの予め設
定したカーボン膜厚になった旨のストップ信号が通知さ
れたときに、電流の供給を停止する。

【００１３】電源７は、交流の商用電源である。トラン
ス８は、カーボン棒１にパルス状の大電流を供給するた
めの降圧トランスである。スイッチ９は、トランス８の
一次側の電源をオン／オフするスイッチである。次に、
図１の（ロ）を用いて図１の（イ）の構成の動作を説明
する。

【００１４】（１）オペレータが図１の（イ）スター
トスイッチ６をオンにする（図１の（ロ）のの（ａ）
参照）。（２）（１）に対応して、かん欠発振器５は、スイッ
チ９を短時間（例えば０．２秒）の間、閉にし、次の休
止期間（例えば２秒）の間、スイッチ９を開にする信号
を繰り返し生成する。これにより、カーボン棒１の間に
は、電源７、トランス８を介してパルス状の大電流が短
時間（例えば０，２秒）の間流れ（図１の（ロ）の参
照）、爆発的なアーク状となってカーボンが昇華して試
料２や振動子３をカーボン蒸着し、次の休止期間（例え
ば２秒）の間、カーボン棒１に電流の供給を停止して試
料２などが温度上昇したものを冷却させる。

【００１５】（３）（２）でカーボン棒１にパルス状
の大電流を短時間流し、カーボンが昇華されて試料２や
振動子３に付着する（図１の（ロ）の参照）。そし
て、かん欠発振器５から休止期間信号が通知されたと
き、水晶膜厚計４が振動子３の固有振動数の変化Δｆを
求め、このΔｆに対応するカーボン膜厚と予めオペレー
タの設定したカーボン膜厚とを比較（図１の（ロ）の＊
参照）し、前者が後者を越えたとき、ストップ信号をか
ん欠発振器５に通知してパルス状の大電流の供給を停止
する。一方、Δｆに対応するカーボン膜厚が予めオペレ
ータの設定したカーボン膜厚以下のときは、ストップ信
号を出力しないので、繰り返しカーボン棒１にパルス状
の大電流の供給、休止期間が繰り返し行われることとな
る。

【００１６】尚、図１の（ロ）において、は、加熱電
流Ｉであって、図１の（イ）のカーボン棒１に流れる電
流Ｉである。斜線の部分がパルス状の大電流が流れる部
分を表わし、他の部分が電流の流れない休止期間を表わ
す。この休止期間のうちの、＊の部分のときに、図１の
（イ）かん欠発振器５が休止期間信号を水晶膜厚計４に
通知し、比較させる。

【００１７】は、試料２に蒸着されたカーボン膜厚を
模式的に示したものである。は、スタート／ストップ
を示す。これは、図１の（イ）でスタートスイッチ６を
オペレータが押下したことによって、（ａ）スタート
し、かん欠発振器５がスイッチ９をオン／オフを繰り返
し、パルス状の大電流を短時間の間、カーボン棒１に供
給することを繰り返す。

【００１８】以上のように、かん欠発振器５がスイッチ
９をオン／オフ制御し、カーボン棒１にパルス状の大電
流を短時間の間、流し、次に休止期間を置くことを繰り
返して試料２にカーボン蒸着する。この際、休止期間信
号を水晶膜厚計４に通知して振動子３にカーボン蒸着さ
れたことによる固有振動数の変化Δｆから求めたカーボ
ン膜厚が予め設定した値を越えたときに、ストップ信号
をかん欠発振器５に出力し、電流の供給を停止する。こ
れにより、試料２には、振動子３で測定されたカーボン
膜厚に相当するカーボン膜厚を容易に自動的に蒸着する
ことが可能となる。ここで、休止期間のときに、カーボ
ン膜厚をΔｆから求め、予め設定したカーボン膜厚と比
較しているため、パルス状の大電流をカーボン棒１に供
給したカーボン蒸着中のアーク状態でないので、これに
よるノイズの影響を受けることがなく、誤動作をなくす
ことができる。

【００１９】次に、図２を用いて他の実施例の構成およ
び動作を説明する。図２の（イ）は、抵抗値測定例を示
す。図２の（イ）において、基準サンプル１０は、ガラ
ス板などに予めカーボン蒸着した抵抗値の比較の基準と
なるサンプルである。この基準サンプル１０は、図２の
（ロ）に示すように、ガラス板の上に低抵抗導体（例え
ばシルバペイントを塗布、導電性の物質を蒸着）を両側
に設け、この上にカーボン蒸着したものである。

【００２０】測定用サンプル１１は、カーボン膜厚の抵
抗を測定するサンプルである。これは、図２の（ロ）に
示すように、ガラス板の上に低抵抗導体を両側に設けた
ものである。アンプ１２は、ブリッジ接続された信号を
増幅するものである。メータ１３は、ブリッジ接続され
た差分信号を測定するものである。

【００２１】Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、ＲＸは、図示のように
ブリッジ接続したときの基準サンプル１０の抵抗値、基
準抵抗値、切替え可能な基準抵抗値、測定用サンプル１
１の抵抗値である。ここで、Ｒ２を任意に切り替えるこ
とにより、メータ１３が零となるとき（Ｒ０・Ｒ２＝Ｒ
Ｘ・Ｒ１）の、基準サンプル１０の抵抗値に対する測定
サンプル１１の抵抗値を任意に切り替え、任意のカーボ
ン膜厚の試料２を自動作成することが可能となる。

【００２２】図２の（ハ）は、具体回路例を示す。この
具体回路例では、基準サンプル１０の抵抗値Ｒ０、測定
用サンプル１１の抵抗値ＲＸ、基準抵抗を図示のように
Ｒ１、Ｒ２としてブリッジを形成し、このときの差分信
号を比較器１４で比較し、例えば測定サンプル１１の抵
抗値ＲＸが、基準サンプル１０の抵抗値Ｒ０よりも小さ
くなったときに、図示のストップ信号をかん欠発振器５
に通知し、カーボン棒１への電流供給を停止する。以下
動作を詳細に説明する。

【００２３】（１）オペレータがスタートスイッチ６
を押下してカーボン蒸着を開始させる。（２）（１）に対応して、かん欠発振器５がスイッチ
９を閉にし、電源７、トランス８を介してパルス状の大
電流を短時間（例えば０．２秒）の間、カーボン棒１の
間に供給し、爆発的なアーク状のカーボン蒸発を行わせ
る。次に、休止期間（例えば２秒）の間、スイッチ９を
開にし、電流の供給を停止、試料２などの冷却を行う。
これらを繰り返し行い、カーボンを試料２および測定サ
ンプル１１に付着させる。

【００２４】（３）（２）のように、繰り返しカーボ
ン蒸着すると、当初測定サンプル１１の抵抗値ＲＸが無
限大であったものが徐々にその値が小さくなり、基準サ
ンプル１０の抵抗値Ｒ０よりも小さくなると、比較器１
４の出力の信号が反転し、ストップ信号をかん欠発振器
５に通知し、スイッチ９を開にしたままとし、カーボン
蒸着を停止させる。ここで、ブリッジによる抵抗値の測
定は、休止期間に行い、爆発的なアーク状のカーボン蒸
着によるノイズの影響を受けないようにする。

【００２５】以上のように、予めカーボン蒸着した基準
サンプル１０と、測定用サンプル１１とを用いてブリッ
ジを形成し、測定用サンプル１１の抵抗値ＲＸが基準サ
ンプル１０の抵抗値Ｒ０以下となったとき、あるいは所
定の比率（基準抵抗によって定まる所定の比率）以下と
なったとき、かん欠発振器５による信号の発振を停止
し、カーボン蒸着を停止することにより、所望のカーボ
ン膜厚の試料２を自動作成することが可能となる。ま
た、測定用サンプル１１の抵抗値ＲＸについて、基準サ
ンプル１０の抵抗値Ｒ０と比較して所望のカーボン膜厚
の試料２を作成することにより、カーボン蒸着の抵抗値
が膜厚により１０００ＭΩないし数十ＫΩ、更にそれ以
下となるような広範囲についても容易に設定することが
可能となる。

【００２６】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
パルス状の大電流をカーボン棒１に供給して蒸着する際
に、試料２の近傍に配置した振動子３にカーボン蒸着さ
れたときの発振周波数の変化によって、あるいは予め作
成した基準サンプル１０と測定用サンプル１１とでブリ
ッジを形成して蒸着を停止する構成を採用しているた
め、かん欠蒸着法において所望のカーボン膜厚を試料２
に自動的に蒸着することができる。これにより、かん欠
蒸着による、爆発的なアーク状のカーボン蒸着によるカ
ーボン膜厚を任意に制御することが可能となると共に、
カーボン棒１に加熱電流を供給していない休止期間にカ
ーボン膜厚を測定したり、基準サンプルと比較したりし
ているため、かん欠蒸着法による、アーク状のノイズの
極めて多い環境にも係わらず、ノイズの影響を受けるこ
となく、正確、再現性よく、カーボン膜厚を制御するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例構成図である。

【図２】本考案の他の実施例構成図である。

【図３】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１：カーボン棒２：試料３：振動子４：水晶膜厚計５：かん欠発振器６：スタートスイッチ７：電源８：トランス９：スイッチ１０：基準サンプル１１：測定用サンプル１２：アンプ１４：比較器

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】かん欠蒸着時に所定カーボン膜厚を蒸着し
た試料を自動作成するカーボン自動膜厚蒸着装置におい
て、真空中に配置したカーボン棒（１）間の接触部分にパル
ス状の大電流を短時間の間、供給および休止期間を置く
ことを繰り返して近傍に配置した試料（２）にカーボン
蒸着する手段と、上記休止期間のときに、試料（２）の近傍に配置した振
動子（３）の周波数の変化を測定し、測定した値が予め
設定した所定値になったときに、上記パルス状の大電流
の供給を停止する手段とを備えたことを特徴とするカー
ボン自動膜厚蒸着装置。
【請求項２】かん欠蒸着時に所定カーボン膜厚を蒸着し
た試料を自動作成するカーボン自動膜厚蒸着装置におい
て、真空中に配置したカーボン棒（１）間の接触部分にパル
ス状の大電流を短時間の間、供給および休止期間を置く
ことを繰り返して試料（２）にカーボン蒸着する手段
と、上記休止期間のときに、予めカーボン蒸着した基準サン
プル（１０）と試料（２）の近傍に配置した測定用サン
プル（１１）とを用いてブリッジを形成してこのブリッ
ジの値を測定し、測定した値が予め設定した値になった
ときに、上記パルス状の大電流の供給を停止する手段と
を備えたことを特徴とするカーボン自動膜厚蒸着装置。