JPH0740518Y2 - 試料回転装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、試料を回転させる試料
回転装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空蒸着装置は、図６に示すよう
に、蒸着源２５から放出された粒子を均一に試料面上に
蒸着するために、試料を試料回転台２２上に裁置してい
る。この試料回転台２２は、通常、外部から真空中に導
入するモータ端子２３を設けて電源を真空中に取り込
み、真空中に配置したモータ２１に電源を供給して回転
するようにしている。以下図６の構成および動作を簡単
に説明する。

【０００３】図６は、従来の試料回転装置の構成図を示
す。図６において、モータ２１は、モータ端子２３から
電源を供給して回転するものである。このモータ２１に
電源を供給して試料回転台２２を回転する。

【０００４】試料回転台２２は、試料を載せ、蒸発源２
５から放出された粒子を当該試料の全方位から入射さ
せ、均一に蒸着させるためのものである。モータ端子２
３は、外部から真空中に電源を導入する端子である。

【０００５】蒸発源端子２４は、蒸発源２５のタングス
テン線などに電流を真空外から供給する端子である。蒸
発源２５は、タングステン線で作成したバスケット中に
金属（例えば金、白金など）などを入れて構成されるも
のである。この蒸発源２５は、加熱して粒子を放出させ
るものである。

【０００６】次に、動作を説明する。 （１） 試料回転台２２に試料を載せ、真空に排気す
る。 （２） 外部からモータ端子２３を経由して電源をモー
タ２１に供給して回転させ、試料回転台２２をゆっくり
回転させる。

【０００７】（３） 蒸発源端子２４から電流を蒸発源
２５に徐々に流して増大させ、タングステン線のバスケ
ットを加熱し、当該バスケット内の例えば金、白金など
を蒸発させる。

【０００８】（４） （３）で蒸発源２５から蒸発させ
ると共に、（２）で試料回転台２２をゆっくり回転させ
ているので、当該回転台２２上に置いた試料の全方位か
ら均一に蒸着されることとなる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】従来は、上述したよう
に、試料回転装置は、外部からモータ端子２３を経由し
て電源をモータ２１に供給して試料回転台２２を回転さ
せるようにしていたため、当該モータ２１に電源を真空
外から真空内に供給するための専用の耐真空用のモータ
端子２３が必要となり、構造が複雑になってしまうとい
う問題があった。

【００１０】本考案は、これらの問題を解決するため、
蒸着源端子に印加された電圧をモータに供給して試料回
転台を回転させ、モータ端子を無くした簡単な構造で試
料を回転して均一な蒸着を行うことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、モータ１
は、試料回転台２を回転させるモータである。

【００１２】蒸発源端子４は、蒸発源５を加熱する電源
を外部から真空内に取り込む端子である。蒸発源５は、
各種物質を蒸発させるものである。

【００１３】コンデンサＣは、ＤＣ電圧あるいはＡＣ電
圧を整流したＤＣ電圧を充電したり、放電したりするも
のである。

【００１４】

【作用】本考案は、図１に示すように、外部から電圧を
蒸発源端子４に印加し、真空内のこの蒸発源端子４から
接続した蒸発源５に電流を流して加熱して蒸発すると共
に、当該蒸発源端子４の電圧をモータ１に印加して試料
回転台２を回転させ、試料回転台２上に裁置した試料に
蒸着するようにしている。

【００１５】この際、蒸発源端子４のＡＣ電圧、ＤＣ電
圧あるいはＡＣ電圧を整流したＤＣ電圧を用いてモータ
１を所定回転速度に制御するようにしている。また、蒸
発源端子４のＤＣ電圧あるいはＡＣ電圧を整流したＤＣ
電圧の出力端にコンデンサＣを接続し、このコンデンサ
Ｃに蓄電したＤＣ電圧を用いてモータ１を所定回転速度
に制御するようにしている。

【００１６】従って、蒸着源端子４に印加された電圧を
モータ１に供給して試料回転台２を回転させ、従来の真
空外から真空内に電源を導入する耐真空用のモータ端子
を無くした簡単な構造で試料を回転して均一な蒸着を行
うことが可能となる。

【００１７】

【実施例】次に、図１を用いて本考案の実施例の構成お
よび動作を詳細に説明する。ここでは、蒸発源端子４に
ＡＣ電圧を供給する場合を例に以下説明する。ＤＣ電圧
の場合は整流しないことを除きほぼ同様である。

【００１８】図１において、モータ１は、試料回転台２
を回転させるものであって、蒸発源端子４からのＡＣ電
源をモータ制御回路３によって制御された電圧によって
駆動されるものである。このモータ１は、供給された電
圧によって非常にゆっくり回転（例えば数秒で１回転）
するモータであって、高速回転の場合には減速機構を持
ったモータである。

【００１９】試料回転台２は、モータ１によって駆動さ
れる回転台であって、試料を裁置して蒸発源５から放出
された粒子（例えば金、白金などの粒子）を当該試料に
均一に周囲から蒸着させるためのものである。

【００２０】モータ制御回路３は、蒸発源端子４からの
ＡＣ電源を入力に、モータ１を所定回転速度で回転させ
る電圧を当該モータ１に入力するものである。例えばモ
ータ１がＤＣモータのときは、入力のＡＣ電圧の影響を
受けることなく、所定電圧を当該モータ１に印加するも
のである。

【００２１】蒸発源端子４は、外部から真空内に電源を
取り込むための端子であって、支持柱６に固定した蒸発
源５に電流を供給して加熱し、粒子を蒸発させるための
ものである。通常は、この蒸発源端子４には、ＡＣ電圧
を印加する。

【００２２】蒸発源５は、タングステン線のバスケット
に、蒸発させる金属など（例えば金、白金、パラジウ
ム、クロムなど）を載せたものである（図４の（イ）参
照）。この他に、モリブデンボード（あるいはタングス
テンボード）に蒸発させる金属などを載せる（図４の
（ロ）参照）。また、カーボン蒸着のように、カーボン
棒の先端を細くして接触させ、通電加熱して蒸発（昇
華）させる（図４の（ハ）、（ニ）参照）。

【００２３】支持柱６は、蒸発源端子４に取り付けて蒸
発源５を固定するものである。次に、図２を用いて図１
のモータ制御回路例の構成を説明する。図２は、本考案
のモータ制御回路例を示す。

【００２４】図２において、モータ制御回路４は、蒸発
源端子４からＡＣ電源を入力とし、モータ１を所定速度
で制御する電圧を当該モータ１に供給する回路であっ
て、ここでは、整流平滑部３１、定電圧部３２、および
回転制御部３３などから構成されるものである。

【００２５】整流平滑部３１は、蒸発源端子４から入力
されたＡＣ電源を整流（ここでは両波整流）してコンデ
ンサＣで平滑化するものである。ＡＣ電源を整流したＤ
Ｃ電源にコンデンサＣを接続することにより、後述する
フラッシュ加熱例のように０．数秒通電、数秒切断を繰
り返す場合であっても、所定電圧以上のＤＣ電圧を出力
することができる。

【００２６】定電圧部３２は、整流平滑部３１から入力
されたＤＣ電圧をもとに、一定の定電圧を生成して出力
するものである。回転制御部３３は、モータ１を所定回
転速度に制御（設定）するものであって、ここでは、定
電圧部３２から出力された定電圧に直列に接続した半固
定抵抗Ｒである。この半固定抵抗Ｒは、モータ１の回転
速度が所望回転速度になるように利用者が予め設定す
る。

【００２７】次に、図１および図２の構成の動作を説明
する。 （１） 蒸発源端子４からＡＣ電圧を支持柱６を経由し
て蒸発源５に供給して加熱し、蒸発させる。

【００２８】（２） この際、蒸発源端子４からのＡＣ
電圧をモータ制御回路３を構成する整流平滑部３１によ
ってＤＣ電圧にし、定電圧部３２がこのＤＣ電圧から一
定の定電圧を生成し、回転制御部３３を介してモータ１
に印加して所定回転速度で回転させる。これにより、モ
ータ１が回転し、試料回転台２を回転させる。

【００２９】以上のように、蒸発源端子４にＡＣ電源を
真空外から印加したことに対応して、蒸発源５にこのＡ
Ｃ電源を供給して加熱し、粒子を蒸発させると共に、Ａ
Ｃ電源をもとにＤＣ電圧を生成してモータ１を所定回転
速度で制御して試料回転台２を回転させる。これによ
り、試料回転台２上に裁置した試料が回転し、蒸発源５
から蒸発した終了を外周から均一に蒸着することが可能
となる。

【００３０】図３は、本考案の要部構成図を示す。これ
は、図１の真空蒸着装置の要素構成例を示す。モータ
１、試料回転台２、モータ制御回路３、蒸発源端子４、
および蒸発源５は、図１および図２の構成のものと同一
であるので説明を省略する。

【００３１】図３において、加熱制御部７は、蒸発源５
の加熱を制御するものであって、例えばスライダックな
どのＡＣ電源の電圧を制御するものである。加熱電源８
は、蒸発源５を加熱する電源であって、例えば加熱電源
制御部７によって制御されたＡＣ電圧を降圧し、蒸発源
５に通電加熱するに適した低電圧・大電流に変換する変
圧器である。

【００３２】図４は、本考案の蒸発源例を示す。これ
は、図１や図３の蒸発源５の例である。図４の（イ）
は、タングステンヒータの例を示す。これは、タングス
テン線を図示のようにバスケット状に巻いたものであっ
て、このバスケット内に蒸発する物質（例えば金、白
金、パラジウム、クロム、ＳｉＯ₂など）を置く。この
タングステンヒータを図１の支持柱６に図示外の固定具
によって図示のように固定し、蒸発源端子４から電流を
供給して加熱し、バスケット内の物質を蒸発させるもの
である。

【００３３】図４の（ロ）は、モリブデンボード（タン
グステンボード）の例を示す。これは、薄いモリブデン
（あるいはタングステン）の板の中央にへこみを作成し
たものであって、このへこみの中に蒸発する物質を置
く。このモリブデンボード（タングステンボード）を図
１の支持柱６に図示外の固定具によって固定し、蒸発源
端子４から電流を供給して加熱し、ボード内の物質を蒸
発させるものである。

【００３４】図４の（ハ）は、カーボン蒸着の例を示
す。これは、一方のカーボン棒の先端を平ら、他方のカ
ーボン棒の先端を細く尖らし、両者を図示のように適度
な圧力で接触するように図示外のスプリングで押圧
し、、図１の支持柱６に図示外の固定具によって固定
し、蒸発源端子４から電流を供給して通電加熱し、当該
カーボン棒自身を昇華させ、試料上にカーボン蒸着す
る。

【００３５】図４の（ニ）は、カーボン蒸着の例を示
す。これは、図４の（ハ）の場合と類似し、一方のカー
ボン棒の先端を平ら、他方のカーボン棒の先端を細い円
柱状にし、両者を図示のように適度な圧力で接触するよ
うに図示外のスプリングで押圧し、図１の支持柱６に図
示外の固定具によって固定し、蒸発源端子４から電流を
供給して通電加熱し、当該カーボン棒自身を昇華させ、
試料上にカーボン蒸着する。

【００３６】以上のように、図１の蒸発源端子４に接続
した支持柱６に蒸発源５を取り付けることにより、外部
から蒸発源端子４を介して通電加熱し、蒸発させて試料
に蒸着する。

【００３７】図５は、本考案の動作説明図を示す。図５
の（１）は、ヒータ加熱例を示す。これは、図４の
（イ）、（ロ）、（ハ）、あるいは（ニ）のいずれかを
図２の蒸発源５として取り付けた状態で、外部の加熱電
源８から蒸発源端子４に徐々にＡＣ電圧を増加させた
後、一定電圧で所定時間保持した後、切断する場合の図
３の各部（（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ））の電圧波
形である。

【００３８】（Ａ）は、図３の加熱電源８から蒸発源端
子４に供給するＡＣ電圧を示す。 （Ｂ）は、図４の蒸発源端子４からのＡＣ電圧を整流平
滑部３１で平滑した後のＤＣ電圧を示す。

【００３９】（Ｃ）は、図４の整流平滑部３１からの電
圧を、定電圧部３２によって定電圧制御した後のＤＣ電
圧を示す。 （Ｄ）は、図４の定電圧部３２からの定電圧のＤＣ電圧
をもとに、モータ１を所定回転速度で回転するように制
御するＤＣ電圧を示す。

【００４０】次に、動作を説明する。 ［１］ オペレータが（あるいは自動的に）の時点で
図３の加熱制御部７である例えばスライダックを０Ｖか
ら徐々にＡＣ電圧を上昇させたことに対応して、加熱電
源８によって降圧したＡＣ電圧を蒸発源端子４を通して
蒸発源５に供給して加熱開始すると共に、蒸発源端子４
からのＡＣ電圧をモータ制御回路３の整流平滑部３１に
入力し、定電圧部３２および回転制御部３３を経由して
モータ１の駆動を開始する。

【００４１】［２］ オペレータが（あるいは自動的
に）更に、スライダックのＡＣ電圧を徐々に上昇させた
ことに対応して、の時点で定電圧部３２が一定の定電
圧のＤＣ電圧を回転制御部３３に供給し、回転制御部３
３がモータ１を一定の回転速度で制御を開始する。

【００４２】［３］ オペレータが（あるいは自動的
に）更に、スライダックのＡＣ電圧を徐々に上昇させた
ことに対応して、の時点で蒸発源５を通電加熱して物
質が蒸発される蒸発速度が所望値となった（オペレータ
が白紙に物質が蒸着された色の変化から判断、あるいは
水晶振動子上に蒸着される物質の厚さに対応する周波数
変化量により自動測定して判断）ので、スライダックの
ＡＣ電圧の上昇を停止して保持する。このの時点以
降、蒸発源５から物質が所望の蒸発速度で蒸発し、モー
タ１によって回転された試料回転台２上に置いた試料の
周囲から均一に蒸着することとなる。

【００４３】［４］ オペレータが（あるいは自動的
に）試料に所定厚さの蒸着の完了を検出したことに対応
して、の時点で、スライダックのＡＣ電圧を０Ｖに
し、ＡＣ電源を切断する。

【００４４】以上によって、オペレータが（あるいは自
動的に）に蒸発源端子４にＡＣ電源を供給したことに対
応して、蒸発源端子４からＡＣ電源を蒸発源５に供給し
て通電加熱して物質を蒸発させると共に、蒸発源端子４
からＡＣ電源をモータ制御回路３に供給してモータ１を
一定の回転速度で回転制御し、試料回転台２を回転させ
てこれに裁置した試料の外周から均一に蒸着することが
可能となる。

【００４５】図５の（２）は、フラッシュ加熱例を示
す。これは、図４の（ハ）、（ニ）のいずれかを図２の
蒸発源５として取り付けた状態で、外部の加熱電源８か
ら蒸発源端子４にパルス状の高いＡＣ電圧を所定時間
（例えば０．数秒）印加およびＡＣ電圧を所定時間（例
えば数秒）停止することを繰り返した場合の図３の各部
（（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ））の電圧波形であ
る。

【００４６】次に、動作を説明する。 ［１］ 自動的にの時点で図３の加熱制御部７で所定
の高いＡＣ電圧を印加したことに対応して、加熱電源８
によって降圧した高いＡＣ電圧を蒸発源端子４を通して
蒸発源５に供給して爆発的に加熱すると共に、蒸発源端
子４からの高いＡＣ電圧をモータ制御回路３の整流平滑
部３１に入力してコンデンサＣを充電し、このコンデン
サＣのＤＣ電圧を定電圧部３２に入力して一定のＤＣ電
圧を回転制御部３３に供給し、回転制御部３３がモータ
１を一定の回転速度で制御する。

【００４７】［２］ 自動的に所定時間（例えば０．数
秒）経過したの時点で図３の加熱制御部７がＡＣ電源
を切断したことに対応して、蒸発源５の加熱を停止する
と共に、モータ制御回路３の整流平滑部３１のコンデン
サＣに充電されたＤＣ電圧を定電圧部３２に入力して一
定のＤＣ電圧を回転制御部３３に供給し、回転制御部３
３がモータ１を一定の回転速度で制御する。

【００４８】［３］ 自動的に所定時間（例えば数秒）
経過したの時点で再度所定の高いＡＣ電圧を印加した
ことに対応して、［１］と同様に、蒸発源５に高いＡＣ
電圧を供給して爆発的に加熱すると共に、蒸発源端子４
からの高いＡＣ電圧をモータ制御回路３の整流平滑部３
１に入力してコンデンサＣを充電し、このコンデンサＣ
のＤＣ電圧を定電圧部３２に入力して一定のＤＣ電圧を
回転制御部３３に供給し、回転制御部３３がモータ１を
一定の回転速度で制御する。

【００４９】［４］ 自動的に所定時間（例えば０．数
秒）経過したの時点で図３の加熱制御部７がＡＣ電源
を切断したことに対応して、蒸発源５の加熱を停止する
と共に、モータ制御回路３の整流平滑部３１のコンデン
サＣに充電されたＤＣ電圧を定電圧部３２に入力して一
定のＤＣ電圧を回転制御部３３に供給し、回転制御部３
３がモータ１を一定の回転速度で制御する。

【００５０】［５］ 以下同様に、［３］および［４］
を所定回数繰り返し、試料回転台２に置いた試料が均一
に蒸着された時点で、蒸着を停止する。以上によって、
自動的に蒸発源端子４に高いＡＣ電源をパルス状にＯＮ
／ＯＦＦを繰り返して供給したことに対応して、蒸発源
端子４から高いＡＣ電圧を蒸発源５に供給して間欠的に
通電加熱して物質を爆発的に蒸発させると共に、蒸発源
端子４から間欠的に高いＡＣ電圧をモータ制御回路３に
供給してコンデンサＣに充電／放電し、モータ１を一定
の回転速度で回転制御し、試料回転台２を回転させてこ
れに裁置した試料の外周から均一に蒸着することが可能
となる。

【００５１】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
外部から電圧を蒸発源端子４に印加し、この蒸発源端子
４から接続した蒸発源５に電流を流して加熱して蒸発す
ると共に、当該蒸発源端子４の電圧をモータ１に印加し
て試料回転台２を回転させ、試料回転台２上に裁置した
試料に蒸着する構成を採用しているため、蒸着源端子４
に印加された電圧をモータ１に供給して試料回転台２を
回転させることができ、モータ１を回転させる専用の端
子を無くし、簡単な構造で試料を回転して均一な蒸着を
行うことが可能となる。

【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】本考案のモータ制御回路例である。

【図３】本考案の要部構成図である。

【図４】本考案の蒸発源例である。

【図５】本考案の動作説明図である。

【図６】従来の試料回転装置の構成図である。

【符号の説明】

１：モータ ２：試料回転台 ３：モータ制御回路 ３１：整流平滑部 ３２：定電圧部 ３３：回転制御部 ４：蒸発源端子 ５：蒸発源 ６：支持柱 ７：加熱制御部 ８：加熱電源 Ｃ：コンデンサ Ｒ：半固定抵抗

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】試料を回転させる試料回転装置において、 試料回転台（２）を回転させるモータ（１）と、 蒸発源（５）を加熱する電源を外部から真空内に取り込
   む蒸発源端子（４）とを備え、 外部から電圧を上記蒸発源端子（４）に印加し、この蒸
   発源端子（４）から接続した蒸発源（５）に電流を流
   し、加熱して蒸発すると共に、当該蒸発源端子（４）の
   電圧を上記モータ（１）に印加して試料回転台（２）を
   回転させ、試料回転台（２）上に裁置した試料に蒸着す
   るように構成したことを特徴とする試料回転装置。
2. 【請求項２】上記蒸発源端子（４）のＡＣ電圧、ＤＣ電
   圧、あるいは整流したＤＣ電圧を用いて上記モータ
   （１）を所定回転速度に制御するように構成したことを
   特徴とする請求項１記載の試料回転装置。
3. 【請求項３】上記蒸発源端子（４）のＤＣ電圧あるいは
   ＡＣ電圧を整流したＤＣ電圧の出力端にコンデンサＣを
   接続し、このコンデンサＣに蓄電したＤＣ電圧を用いて
   上記モータ（１）を所定回転速度に制御するように構成
   したことを特徴とする請求項１記載の試料回転装置。