JPH10237644A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸着室内で回転する治具の冷却を可能にした
成膜装置を得る。 【解決手段】蒸着室と蒸着室の下部に設置される蒸着源
と、蒸着源上部に設置され膜が形成される基板を整列固
定し、成膜時に反転又は自転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
部で公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より構成され、膜厚モ
ニターは基板ホルダーと同じ動きができる位置で、かつ
基板の近傍に設置されている成膜装置において、膜厚モ
ニターを収納する基板ホルダーには温度を制御する為に
蒸着室外から冷却用流体を循環させるための配管がなさ
れ、蒸着治具の公転回転部と基板ホルダーの反転又は自
転部の配管接続部には、夫々導入部と排出部を有する回
転部と固定部で構成される配管継手を設置する。

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】図１はシリンダ型容器に収納された矩形
状ＡＴカット振動子の斜視図である。図１において１は
金属性のカバーである。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、
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成る。

【０００３】水晶振動片に電極を成膜する工程は、電気
信号を取り出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
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。

【０００４】図２、図３は従来技術を説明するための成
膜装置の模式図であり図２は正面断面図である。蒸着室
２９には基板であるＡＴカット水晶振動片（以下、ワー
ク振動子という）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と膜厚モニター２２の
振動周波数を発振させる発振回路２３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２１は反転部回転接続装置５５に
固定され、反転（１８０度回転）又は常に自転可能にな
っている。反転部回転接続装置５５は公転部回転接続装
置５６に接続され、蒸着室２９の中心に対して公転可能
になっている。

【０００５】図３は成膜装置内部の模式を示す底面図で
ある。蒸着治具２１は１０基配置されており、全体が矢
印の方向に回転する。膜厚モニター２２はワーク振動子
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１つに設置されている。１０基の蒸
着治具２１は、図３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度回転）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。蒸着材料２５は適宣
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（以下モニター
振動子という）３０を使用するが、図４のＡＴカット水
晶振動片の形状は特に丸形に限定するものではない。

【０００６】蒸着のレートと蒸着膜厚の制御は、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
ことで行われている。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。

【０００７】モニター振動子３０は予め電極３１を形成
しておき、発振回路２３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５３で読み取られる。
制御装置５３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３
０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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ワーク振動子４０に電
極を成膜する工程は、電気信号を取り出すための励振電
極を形成することを主たる目的としているが、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。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。電極膜
厚のバラツキは蒸着源２６からワーク振動子４０までの
距離に依存するのでワーク振動子４０は蒸着源２６から
できるだけ等しい距離になるように配置され、かつ蒸着
中は蒸着室２９の中心に対して公転しているので蒸着源
２６からの距離は常に一定となる。またワーク振動子４
０の表面と裏面の電極膜厚を等しくするために、基板ホ
ルダー２４に整列固定されたワーク振動子４０は、基板
ホルダー２４の中心に対して定期的に反転（又は常に自
転）しながら成膜される。

【０００９】蒸着源２６の制御は制御装置５３を経由し
てモニター振動子３０の振動周波数の変化によって行わ
れる。言いかえるとワーク振動子４０の成膜はモニター
振動子３０の振動周波数変化によって制御される。この
ためモニター振動子３０はワーク振動子４０と同じ動き
ができる位置であり、かつワーク振動子４０のできるだ
け近傍に設置されている。図２に示した従来技術でもモ
ニター振動子３０はワーク振動子４０と同じ動きができ
かつワーク振動子４０のできるだけ近傍になるように蒸
着治具２１に設置されていて蒸着中はワーク振動子４０
と一緒に公転及び定期的に反転（又は常に自転）してい
る。

【００１０】蒸着中モニター振動子３０は蒸着室２９の
中心に対して公転し、かつ基板ホルダー２４の中心に対
して定期的に反転（又は常に自転）する構造になってい
る。モニター振動子３０の振動周波数は蒸着源２６を制
御するために発振回路２３を経由して蒸着室２９の外部
に設置してある制御装置５３に無線にて通信されるよう
になっている。（図示せず。）この理由は蒸着中公転か
つ定期的に反転（又は常に自転）している膜厚モニター
３０の振動周波数を有線で蒸着室２９の外部にある制御
装置５３に伝送すると伝送線が公転部回転接続装置５６
及び反転部回転接続装置５５にからまって、公転及び定
期的に反転（又は常に自転）できなくなり、成膜装置が
停止してしまうためである。

【００１１】成膜中、蒸着治具２１は蒸着源２６や基板
加熱用ハロゲンランプ（図示せず）の放射熱によって過
熱し、１００℃にも達するようになる。膜厚モニター２
２や発振回路２３が配備された蒸着治具２１が過熱する
とモニター振動子３０も過熱され異常発振や発振停止が
頻発し、成膜作業の歩留が悪化する問題があった。そこ
で過熱防止のため空冷や水冷用の管を膜厚モニター２２
や発振回路２３のまわりに配管すると、管が公転部回転
接続装置５６及び反転部回転接続装置５５にからまっ
て、公転及び定期的に反転（又は常に自転）できなくな
り、成膜装置が停止してしまう問題があった。以上、本
発明は前述の課題を解決することを目的としている。

【００１２】

【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、蒸着源上部に設置され膜が形成さ
れる基板を整列固定し、成膜時に反転又は自転する基板
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公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より
構成され、膜厚モニターは基板ホルダーと同じ動きがで
きる位置で、かつ基板の近傍に設置されている成膜装置
において、膜厚モニターを収納する基板ホルダーには温
度を制御する為に蒸着室外から冷却用流体を循環させる
ための配管がなされ、蒸着治具の公転回転部と基板ホル
ダーの反転又は自転部の配管接続部には、夫々導入部と
排出部を有する回転部と固定部で構成される配管継手を
設置する。配管継手には固定部の導入部と通じる回転部
の排出部とを一対とした導入部と排出部を二対以上設け
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図５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断面図である。図６は本発明
に係わる配管継手の斜視図である。図５において、従来
技術と異なるのは反転又は自転部の配管接続部に反転部
回転接続装置５５及び公転部の配管接続部に公転部回転
接続装置５６を設けた点である。各回転接続装置は回転
部６１と固定部６４で構成される配管継手（以下、回転
部用配管継手という）６０である。

【００１４】以下、本発明の一実施例について説明す
る。回転部用配管継手６０は回転部６１と固定部６４よ
り構成されている。固定部６４は固定台６７と中心軸６
８と一体となっている。回転部６１は中心軸６８を中心
として回転する。回転部６１にある導入部（以下、入力
管という）６２は固定部６４の排出部（以下、出力管と
いう）６６と通じており、固定部６４にある入力管６５
は回転部６１の出力管６３と通じている。図７は図６の
Ａ−Ａ′断面図である。回転部６１の入力管６２が中心
軸６８を中心として回転しても円周上のどの位置でも冷
却用流体（水、空気、窒素等）が供給できるよう中心軸
円周上に溝Ａ７５が設けてある。溝Ａ７５による流体も
れを防止するため中心軸円周上にはＯリングＡ７２およ
びＯリングＢ７３が図のように回転部との間に密着配置
してある。固定部６４の入力管６５に入った流体がもれ
なく回転部６１の出力管６３から出力できるよう前述と
同様に溝Ｂ７６が設けてある。溝Ｂ７６による流体もれ
防止のため新たにＯリングＣ７４を前述同様に密着配置
してある。回転部用配管継手６０は固定台６７を介し反
転部回転接続装置５５と公転部回転接続装置５６に図５
のように固定する。

【００１５】過熱した蒸着治具２１を冷却する流体物の
流れを以下に説明する。図６の矢印は流体物の流れる方
向を示したものである。図５の冷却装置７０で冷やされ
た流体はその出力管７１から公転部回転接続装置５６に
固定された回転部用配管継手６０の入力管６５に入り、
出力管６３を出て反転部回転接続装置５５に固定された
回転部用配管継手６０の入力管６５に入る。出力管６３
を出て膜厚モニター２２用蒸着治具２１を冷却する。そ
してこの暖まった流体は反転部回転接続装置５５に固定
された回転部用配管継手６０の入力管６２に入り出力管
６６を出て公転部回転接続装置５６に固定された回転部
用配管継手６０の回転部入力管６２に入る。その固定部
の出力管６６から出て冷却装置７０の入力管７７に入り
冷却装置で冷却された流体は再度出力管７１より出て前
述の経路で冷却をくりかえす循環式となっている。図示
しないが、回転部用配管継手のまわりには放射熱の遮蔽
と蒸着を避ける為の防着板が設けて有る。以上の構成に
すれば冷却用配管が公転部回転接続装置５６及び反転部
回転接続装置５５にからまることなく過熱した膜厚モニ
ター用蒸着治具２１を冷却することができる。

【００１６】回転部用配管継手は図７のように固定部の
入力管と通じる回転部の出力管とを一対として二対設け
ることで回転部用配管継手の数を最少の２個にできる。
また、必要に応じて対数を２以上にしてもよい。

【００１７】以上は一実施例として反転又は自転と公転
の組み合わせの装置に２つの配管継手を使用したもので
説明したが、回転部の数だけ配管継手を使用すれば同じ
ように配管することができ、同様の効果を得ることがて
きる。

【００１８】

【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。

【００１９】膜厚モニターと基板ホルダーが同じ動きが
できる位置であり、かつ基板の近傍に設置されている成
膜装置において、膜厚モニターを収納する蒸着治具の反
転部回転接続装置、公転部回転接続装置に回転部用配管
継手を設置することにより冷却管が公転部回転接続装置
５６及び反転部回転接続装置５５にからまることなく成
膜中過熱した膜厚モニター２２や発振回路２３が配備さ
れた蒸着治具２１を冷却することができる。従って、膜
厚モニターの異常発振や発振停止がなくなり、成膜作業
の歩留が向上する。

【００２０】固定部の入力管と通じる回転部の出力管と
を一対として二対設けることで回転部用配管継手の数を
最少の２個にできるので回転部用配管継手が節約できる
とともに冷却用配管が容易にでき、生産効率の良い成膜
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】矩形状ＡＴカット水晶振動子の斜視図。

【図２】従来技術による成膜装置の模式を示す正面断面
図。

【図３】従来技術による成膜装置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】本発明による成膜装置内部の模式を示す正面断
面図。

【図６】本発明の回転部用配管継手の斜視図。

【図７】本発明の回転部用配管継手のＡ−Ａ’断面図。

【符号の説明】

１ 金属カバー ２ 水晶片 ３ 電極 ４ 気密端子 ５ リード端子 ２１ 蒸着治具 ２２ 膜厚モニター ２３ 発振回路 ２４ 基板ホルダー ２５ 蒸着材料 ２６ 蒸着源 ２９ 蒸着室 ３０ 丸形モニター振動子 ３１ 電極 ４０ 矩形状ＡＴカット水晶振動片 ５３ 制御装置 ５５ 反転部回転接続装置 ５６ 公転部回転接続装置 ６０ 回転部用配管継手 ６１ 回転部 ６２ 回転部入力管 ６３ 回転部出力管 ６４ 固定部 ６５ 固定部入力管 ６６ 固定部出力管 ６７ 固定台 ６８ 中心軸 ７０ 冷却装置 ７１ 冷却部出力管 ７２ ＯリングＡ ７３ ＯリングＢ ７４ ＯリングＣ ７５ 溝Ａ ７６ 溝Ｂ ７７ 冷却部入力管

Claims (2)

【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、蒸着源上部に設置され膜が形成される基板を整列
   固定し、成膜時に反転又は自転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
   上部で公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より構成され、膜厚
   モニターは基板ホルダーと同じ動きができる位置で、か
   つ基板の近傍に設置されている成膜装置において、膜厚
   モニターを収納する基板ホルダーには温度を制御する為
   に蒸着室外から冷却用流体を循環させるための配管がな
   され、蒸着治具の公転回転部と基板ホルダーの反転又は
   自転部の配管接続部には、夫々導入部と排出部を有する
   回転部と固定部で構成される配管継手を設置したことを
   特徴とする成膜装置。
2. 【請求項２】 配管継手には固定部の導入部と通じる回
   転部の排出部とを一対とした導入部と排出部が二対以上
   設けてあることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。