JPH09241844A - 成膜装置 - Google Patents

成膜装置

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JPH09241844A
JPH09241844A JP8059396A JP8059396A JPH09241844A JP H09241844 A JPH09241844 A JP H09241844A JP 8059396 A JP8059396 A JP 8059396A JP 8059396 A JP8059396 A JP 8059396A JP H09241844 A JPH09241844 A JP H09241844A
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JP
Japan
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monitor
vapor deposition
vibrator
film
film thickness
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JP8059396A
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English (en)
Inventor
Katsunori Yanagisawa
勝則 柳沢
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Miyota KK
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Miyota KK
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Abstract

(57)【要約】 [課題] 基板への成膜管理を容易にする。 [解決手段] 蒸着室と、蒸着室の下部に設置される蒸
着源と、蒸着源の上部に設置され薄膜が形成される基板
を整列固定する基板ホルダーと、該基板ホルダーをガイ
ド固定し該基板ホルダーを蒸着源の上部で回転させる蒸
着治具と、基板に形成される薄膜厚を監視する膜厚モニ
ターと、該膜厚モニターの情報により蒸着源をコントロ
ールする制御装置により構成される成膜装置において、
膜厚モニターを前記基板の近傍に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成膜装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】基板の表面に金属薄膜を形成して電極や
回路パターンとして使用することや圧電基板に薄膜の励
振電極を設け、電極に交流をかけて共振させ基準周波数
源とすることは古くから行われている。圧電セラミック
スやピエゾ効果を有する単結晶に薄膜の励振電極を設け
て振動子として使用している例が多いが、金属薄膜の成
膜は真空槽内に振動片を適当な治具で配置し、蒸着やス
パッタリング等の手法で行われている。基板に何を使用
するか、成膜材料に何を使用するかは薄膜を形成するに
おいては単なる選択事項なので、以下では例示としてA
Tカット水晶振動子の電極成膜を真空蒸着法で行う場合
を想定して説明するが例示に限定されるものではない。
【0003】図1はシリンダ型容器に収納された矩形状
ATカット水晶振動子の斜視図である。図5は矩形状A
Tカット水晶振動片40単体の斜視図である。図1にお
いて1は金属製のカバーである。ATカット水晶振動子
は水晶原石を所望するATカット水晶振動片2に加工す
る工程、水晶振動片2に電極3を成膜する工程、気密端
子4のリード端子5に水晶振動片2を固定するマウント
工程、所望する周波数に合わせ込む調整工程、金属カバ
ー1で水晶振動片2を気密封止する工程からなる。
【0004】水晶振動片に電極を成膜する工程は、電気
信号を取りだすための励振電極を形成することを主たる
目的にしているが、同時にその振動周波数の粗調整をす
ることも目的としている。水晶振動片の表面上に質量が
一様に付加すると、その振動周波数が減少する特性があ
ることが知られている。前記の電極を成膜する工程でも
電極膜という質量が水晶振動片に付加されることでその
振動周波数が減少する。この減少する量を電極降下量あ
るいはプレートバック量という。プレートバック量は電
極膜の面積、密度、膜厚及び水晶振動片の大きさ、周波
数等によって異なる。電極膜の材料としては、銀、金、
ニッケル、アルミニウム、パラジウム等が使用され、用
途によってはクロムやチタンを下地にし、その上に前記
電極材を積層することもある。
【0005】図2は従来技術による真空蒸着機内部の模
式を示す正面図である。蒸着室29にはATカット水晶
振動片(以下、ワーク振動子という)40に電極を蒸着
するための蒸着源26を有している。蒸着源26の上部
にワークであるワーク振動子40を多数整列収納した基
板ホルダー24とプレートバック量を制御するための膜
厚モニター22が配置されている。基板ホルダー24は
蒸着治具21によりガイド固定されている。蒸着治具2
1は宙に浮いた状態で記載されているが後述する機能を
持たせて設置されており、図では省略してある。図3は
真空蒸着機内部の模式を示す底面図である。蒸着治具2
1は10基配置されており、全体が矢印の方向に回転す
る。蒸着材料25は適宜前述の材料から選ばれる。膜厚
モニター22には図4に示すような丸形のATカット水
晶振動片30(以下モニター振動子という)が使用され
ており、モニター振動子30の振動周波数の変化を蒸着
膜厚に換算することで蒸着のレートと蒸着膜厚を制御し
ている。これを言い替えれば、ワーク振動子40のプレ
ートバック量を制御していることになる。一般にモニタ
ー振動子30の外形はワーク振動子40よりかなり大型
で、電極も大きく、その振動周波数は4.5MHzから
6.5MHzのものが多用されている。また、モニター
振動子30はワーク振動子40の電極成膜の邪魔になら
ない位置に離して配置してあり、蒸着源26からの距離
がワーク振動子40のそれとは異なっている。図2では
ワーク振動子40より遠い位置にある。モニター振動子
30は予め電極31をその表裏面に形成しておき、発振
器27に接続することで蒸着開始時から常時その振動周
波数を取り出せるようになっており、取り出した振動周
波数は制御装置28で読み取られる。制御装置28はモ
ニター振動子30の振動周波数の変化により蒸着源26
のパワーを制御し、モニター振動子30の振動周波数が
設定値と一致したら蒸着材料25の上面に位置するオー
バーラン防止のシャッター(図示せず)を閉じ蒸着を終
了させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】水晶片に電極を成膜す
る工程は、電気信号を取りだすための励振電極を形成す
ることを主たる目的にしているが、同時にその振動周波
数を粗調整し、一定の狙い値に入れることも目的として
いる。後述するように成膜後のワーク振動子40の振動
周波数のバラツキは、その電極膜厚のバラツキによって
大きく影響を受けるから、蒸着室29内のワーク振動子
40の電極膜厚はできるだけ均一にする必要がある。図
2に示した従来技術でも蒸着バッチ内のワークの電極膜
厚は基板ホルダー24の中のワーク振動子40の位置に
より異なるが、位置によるバラツキは膜厚補正板(図示
せず)等で小さくされている。しかし蒸着バッチ間の膜
厚のバラツキは小さくすることができない。すなわち、
モニター振動子30の外形はワーク振動子40よりかな
り大型で、電極も大きく、その振動周波数は4.5MH
zから6.5MHzのものが多用されているので、ワー
ク振動子40の振動周波数とは一致していない。また、
モニター振動子30はワーク振動子40の電極成膜の邪
魔にならない位置に離して配置してあり、蒸着源26か
らの距離がワーク振動子40のそれとは異なっている等
の理由で、ある蒸着量に対するモニター振動子30の振
動周波数の変化と成膜されたワーク振動子40の電極膜
厚が一次的相関をなさず、前回の蒸着で使用した換算係
数が今回の蒸着と適合するとは限らないためである。モ
ニター振動子の振動周波数のバラツキや周波数ジャンプ
も蒸着バッチ間のバラツキの原因となっている。
【0007】モニター振動子30の振動周波数変化と成
膜される膜厚が一次的な相関をなさないのでモニター振
動子30の使用状況によりその都度換算係数に補正をか
けなければならない。補正をかけないとずれが大きくな
り蒸着後のワーク振動子40の振動周波数が規格外にな
ることが多い。規格外が発生するとワーク振動子40か
ら電極膜を剥離して再度成膜しなおさねばならず工数増
になる。
【0008】ATカット水晶振動子は使用される振動周
波数が多く、又、用途も多岐に渡るため、水晶片の大き
さ、厚さ、励振電極の大きさが多種類になり、その都度
モニター振動子30の振動周波数の変化量とワーク振動
子40の振動周波数の変化量の相関を換算をすることは
不可能に近いものであった。要約すると、成膜する基板
は蒸着室内において、基板ホルダーに収納され蒸着室の
中心に対して公転し、基板ホルダーの中心に対して自転
(又は定期的に反転)しながら成膜されるが、モニター
は所定の位置に固定されている。基板とモニターの取り
付け位置が離れている。基板とモニターの蒸着によるプ
レートバック条件が異なること等により蒸着条件の相関
がとりにくいということである。本発明は前述の課題を
解決することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】蒸着室と、蒸着室の下部
に設置される蒸着源と、蒸着源の上部に設置され膜が形
成される基板を整列固定する基板ホルダーと、該基板ホ
ルダーをガイド固定し該基板ホルダーを蒸着源の上部で
回転させる蒸着治具と、基板に形成される膜厚を監視す
る膜厚モニターと、該膜厚モニターの情報により蒸着源
をコントロールする制御装置により構成される成膜装置
において、膜厚モニターを前記基板ホルダーと同じ動き
ができる位置で且つ基板の近傍に設置する。好ましくは
前記蒸着治具又は基板ホルダーに設置する。
【0010】蒸着室と、蒸着室の下部に設置される蒸着
源と、蒸着源の上部に設置され膜が形成される基板を整
列固定する基板ホルダーと、該基板ホルダーをガイド固
定し該基板ホルダーを蒸着源の上部で回転させる蒸着治
具と、基板に形成される膜厚を監視する膜厚モニター
と、該膜厚モニターの情報により蒸着源をコントロール
する制御装置により構成される成膜装置において、膜厚
モニターとしてワーク振動子と類似周波数のモニター用
振動片を使用する。好ましくはワーク振動子とほぼ同形
状のモニター用振動片とし、更に好ましくは同一形状と
する。モニター用振動片の発振回路を真空槽内に設け、
ワーク振動子に成膜する励振電極形状とモニター用振動
片に成膜する励振電極をほぼ同じか同一形状にする。
【0011】
【発明の実施の形態】図6は本発明を説明するための成
膜装置の模式図であり正面図である。図7は蒸着治具2
1に膜厚モニター51(発振回路52を内蔵している)
を設置した拡大図である。従来技術と異なるのは膜厚モ
ニターをワーク振動子40を整列固定する基板ホルダー
24をガイドして固定する蒸着治具21の一つに設置し
たことである。膜厚モニター51には、従来技術のモニ
ター振動子と同じ形状ではあるが振動周波数はワーク振
動子40と類似の周波数の振動片を使用するか、ワーク
振動子40から選出したワーク振動子40を代表するワ
ーク振動子またはほぼ同形状の振動片をモニター振動子
として使用する。膜厚モニター51のモニター振動子取
り付け治具(図示せず)は、従来技術のモニター振動子
と同じ形状ではあるが振動周波数はワーク振動子40と
類似の周波数の振動片を使用する場合には単に厚みの異
なるモニター振動子に対応する形状とする。またワーク
振動子40から選出したワーク振動子40を代表する振
動片またはほぼ同形状の振動片を使用する場合は多種類
の形状のモニター振動子に対応できる形状とする。モニ
ター振動子に成膜される励振電極はワーク振動子に成膜
される励振電極(図1の電極3)とほぼ同じか同一形状
にする。即ち、マスク形状をワーク振動子に用いる形状
とほぼ同じにする。
【0012】モニター振動子には予め電極が形成されて
おり、その振動周波数はワーク振動子とほぼ同じにして
おく。モニター振動子片の振動周波数を測定し、予め決
められたワーク振動子のプレートバック量をコンパレー
タ54に設定する。蒸着治具21には膜厚モニターと基
板ホルダー24が固定され、蒸着治具21は図3の矢印
方向に回転している。10個の蒸着治具21は、図2に
示すように全体が1回転すると個々の蒸着治具自体が反
転(180度)するようになっており、反転の都度蒸着
される面が変わる。必要であれば自公転するようにして
も良い。モニター振動子の振動周波数は発振回路52か
ら、回転接続装置55を経由して接続された周波数カウ
ンター53で読み取られ、コンパレータ54で設定振動
周波数と比較され、モニター振動子が設定振動周波数に
なるとオーバーラン防止のシャッター(図示せず)を閉
じ、蒸着終了の信号がコンパレータから発生され蒸着を
終了する。
【0013】蒸着レートはモニター振動子の振動周波数
の変化を読み取りながら、蒸着源のパワーを制御するこ
とで維持する。従来技術のモニターを蒸着レートの制御
に用いて、本発明のモニターを膜厚管理だけに用いても
良い。
【0014】図8は本発明の他の実施形態を示す。蒸着
治具の正面図であり、、膜厚モニター51を蒸着治具2
1の、基板ホルダー24の固定された中央部に設置した
例である。図7の例より膜厚モニター51とワークの中
心が接近している例である。発振回路52との接続コネ
クターを検討すれば膜厚モニター51を基板ホルダー2
4に設置することも可能であり、膜厚モニター51を基
板ホルダー24に設置するとモニター振動子を蒸着室外
で基板ホルダー24にセットできるので段取りがしやす
くなる。以上膜厚モニターを蒸着治具の枠内に配置する
実施態様で説明したが、蒸着治具の枠外でもワークの近
傍であれば同様の効果を得ることができる。
【0015】振動子に限らず、常に同じ膜厚を得たい場
合、ワークとモニター振動子を近接して配置することで
ワークとモニターの膜厚の相関がとりやすくなり、目的
を容易に達成できる。
【0016】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば次のような
効果が得られる。
【0017】膜厚モニターを、膜が形成される基板付近
の蒸着治具に設置するか、膜が形成される基板と膜厚モ
ニターが同一基板ホルダーに設置したので、蒸着源から
基板までの距離と蒸着源から膜厚モニターまでの距離が
ほぼ同じになり、成膜条件が同じにできる。また、基板
と膜厚モニターが同じ動きをするので蒸着条件が同じに
できる。
【0018】ワーク振動子と均等なモニター振動子(振
動周波数、電極形状、モニター位置等)での振動周波数
変化の確認により、成膜による粗調の制御をするので、
従来のようにモニター振動子による膜厚換算をする必要
がなくなり、確実に目的の粗調を達成した成膜ができ
る。従来バラツキの原因となっていたモニター振動子と
ワーク振動子の周波数、形状、電極材料、電極膜の大き
さ等の差の影響を無視できる成膜が可能となった。
【0019】成膜完了確認用モニター振動子として従来
と同じ丸板のモニター振動子を使用する場合でも、ワー
クと類似の振動周波数のモニター振動子を使用すること
でモニターによる膜厚換算は不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ATカット水晶振動子の斜視図。
【図2】従来技術による真空蒸着機内部の模式を示す正
面図。
【図3】従来技術による真空蒸着機内部の模式を示す底
面図。
【図4】モニター振動子に使用される丸形のATカット
水晶振動片。
【図5】ATカット水晶振動片の斜視図。
【図6】本発明による真空蒸着機内部の模式を示す正面
図。
【図7】本発明による蒸着治具の正面図。
【図8】本発明による他の蒸着治具の正面図。
【符号の説明】
1 金属カバー 2 水晶振動片 3 電極 4 気密端子 5 リード端子 21 蒸着治具 22 モニター 24 基板ホルダー 25 蒸着材料 26 蒸着源 27 発振器 28 制御装置 29 真空槽 30 丸形モニター振動子 31 電極 40 ATカット水晶振動片 51 モニター 52 発振回路 53 周波数カウンター 54 コンパレータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸着室と、蒸着室の下部に設置される蒸
    着源と、蒸着源の上部に設置され膜が形成される基板を
    整列固定する基板ホルダーと、該基板ホルダーをガイド
    固定し該基板ホルダーを蒸着源の上部で回転させる蒸着
    治具と、基板に形成される膜厚を監視する膜厚モニター
    と、該膜厚モニターの情報により蒸着源をコントロール
    する制御装置により構成される成膜装置において、膜厚
    モニターが前記基板ホルダーと同じ動きができる位置で
    且つ基板の近傍に設置されていることを特徴とする成膜
    装置。
  2. 【請求項2】 膜厚モニターが蒸着治具に設置されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
  3. 【請求項3】 膜厚モニターが基板ホルダーに設置され
    ていることを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
  4. 【請求項4】 膜が形成される基板が振動子(ワーク振
    動子という)であり、膜厚モニターに使用されるモニタ
    ー振動子がワーク振動子であることを特徴とする請求項
    1、2又は3記載の成膜装置。
  5. 【請求項5】 膜が形成される基板が振動子(ワーク振
    動子という)であり、且つ膜厚モニターに使用されるモ
    ニター振動子がワーク振動子であり、ワーク振動子に形
    成される膜形状とモニター振動子に形成される膜形状が
    同一であることを特徴とする請求項4記載の成膜装置。
JP8059396A 1996-03-08 1996-03-08 成膜装置 Pending JPH09241844A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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