(57)【要約】【課題】    金属薄膜の厚みを高精度にモニターすることができ、特に蒸着装置の自動制御に適した特性を有する薄膜厚モニター用の水晶振動子を提供すること。【解決手段】薄膜厚モニター用の水晶振動子の表面に被加工物と同一条件で金属薄膜を堆積させて水晶振動子の質量付加効果による共振周波数の低下から金属薄膜の厚みをモニターするものにおいて、プラノ・コンベックス加工を行ったＡＴカットの水晶片の両側板面に励振電極を形成しこの励振電極に対して金属薄膜を堆積させて厚み滑り振動の共振周波数の変化から薄膜厚をモニターする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜厚モニター用の水晶振動子の表面に被加工物と同一条件で金属薄膜を堆積させて水晶振動子の質量付加効果による共振周波数の低下から金属薄膜の厚みをモニターするものにおいて、プラノ・コンベックス加工を行ったＡＴカットの水晶片の両側板面に励振電極を形成しこの励振電極に対して金属薄膜を堆積させて厚み滑り振動の共振周波数の変化から薄膜厚をモニターすることを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子。
【請求項２】
請求項１において、水晶片の平面側の周縁部分に面取り加工を施したことを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子。
【請求項３】
請求項１において、水晶片の共振周波数５ＭＨｚにおいてモニターすべき金属薄膜の加工量を２０〜４０オングストローム／秒としたことを特徴とした薄膜厚モニター用の水晶振動子。
【請求項４】
請求項１において、水晶片の平面側の励振電極の上に金属薄膜を堆積させることを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子。
【請求項５】
請求項１において、被加工物は水晶結晶からなる波長板であることを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜の厚みをモニターする薄膜厚モニター用の水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、デジタル・カメラやカメラ付き携帯電話の普及により、これらの電子機器において撮像素子として用いるＣＣＤカメラの需要が著しく旺盛になっている。
このようなＣＣＤカメラでは撮像素子の前面の光軸上に光の干渉を防いで鮮明な画像を得られるように波長板といわれる光学素子を配置する必要がある。
【０００３】
このような波長板は、たとえば水晶の結晶を所定の結晶軸に沿って板状に切断して所定の厚みに光学研磨したものが用いられる。
【０００４】
さらに最近の高性能な波長板では、水晶板の表面に金属薄膜を蒸着して、たとえば赤外線領域の光線に対してフィルター効果を持たせるようにしたものもある。
しかして、このような金属薄膜の厚みは、一般に    ミクロン以下と極めて薄く、しかも所望の分離、偏光等の光学的特性を得るために数層ないし数十層の薄膜を形成することもあり、かつ各層は正確に所定の厚みに形成しなければならず実現が困難で産業上の大きな課題となっていた。
【０００５】
さらにこのような薄膜厚のモニター水晶振動子では被加工物と同一条件で金属薄膜を堆積させた場合、本来の共振周波数が５ＭＨｚの水晶片に対して質量付加効果による共振周波数の変化量は数ＭＨｚに及ぶことがある。
【０００６】
一方、通常の水晶振動子では単一の目的周波数において副振動を生じることがなく、あるいは主振動のレベルに対して副振動のレベルが著しく小さくなるように製作される。
そして、このような振動子の場合水晶片の共振周波数に対して励振電極の形成、さらに周波数調整のための質量付加による周波数の低下量は多くて数百ＫＨｚと少ない。
【０００７】
一方、副振動は水晶片の外形形状あるいは付加質量を一定の方向へ変化させていくと、これらの変化に対して周期的に強勢になることが知られている。
また一定形状の水晶片に対して付加質量を増加させていくと略一定周期ごとに主振動と副振動との結合が強くなり、このような領域では付加質量に対する周波数の変化は不連続になり突然周波数が大きく変化する周波数ジャンプといわれる現象を生じる。
【０００８】
したがってモニター用の水晶振動子のように大幅に付加質量を変化させた場合、周期的に副振動が強勢になることが避けられなかった。
しかして強勢な副振動を生じると主振動が副振動と結合して滑らかかつ単調な周波数変化が得られず、いわゆる周波数ジャンプを生じて、このため一定の周波数変化量に応じて蒸着機の起動・停止の自動制御を行うと誤動作することになり製造した製品は不良品となり生産効率は低下しコストも上昇することになる。
【０００９】
図７、図８は付加質量の増加に対して比較的スムーズな周波数変化を得るために考えられたプラノ・コンベックス形状の水晶振動子の厚みを誇張した側面図及び平面図である。
水晶片１はＡＴカットで共振周波数５ＭＨｚであり、一方の主面を凸レンズ状にコンベックス加工２を施し他方の主面を平面３に成形している。
そして各主面２、３に相対面して励振電極４を形成している。
このような励振電極４は、たとえば従来周知の真空蒸着等によって形成すればよい。
【００１０】
そして水晶片１のコンベックス側の励振電極４の上に形成すべき金属薄膜の金属蒸気５を堆積させるようにしている。
しかして、このような水晶振動子をモニターとして用いて金属薄膜を形成した場合、たとえばこの水晶振動子を発振回路に接続して、その発振周波数の変化量を単位時間に堆積される金属薄膜の厚みに換算すると図９に示すグラフのようになる。
【００１１】
すなわち図９に示すグラフの横軸は薄膜形成作業の経過時間、縦軸はモニター用水晶振動子の発振周波数の変化から換算した単位時間に堆積した金属薄膜の厚みである。
そして水晶振動子のコンベックス側の主面に金属薄膜を堆積させて、堆積量は３０オングストローム／秒となるように金属薄膜材料の蒸発量を設定している。
【００１２】
しかしながら、このような条件で金属薄膜厚のモニターを行った場合、図９のグラフの図示Ａ、図示Ｂの点で短時間に堆積量が大きく増加し、再び元の堆積量の状態に戻ることを示し、すなわちモニター水晶振動子の発振周波数が瞬間的に大きくジャンプしたことを示している。
【００１３】
そしてこのような急激な周波数変化を生じた場合、発振周波数の変化を監視して所望の金属薄膜厚となるように金属薄膜源を自動制御している場合、誤動作の原因となり実用に供し得ない。
【００１４】
すなわち、このようなモニター用水晶振動子では広範な共振周波数の全変化領域において、金属薄膜の堆積とともに共振周波数は滑らかかつ単調に減少する事が望まれていたが実現は難しかった。したがって産業界から高精度で滑らか、かつ単調に周波数が変化するようなモニター用の水晶振動子の実現が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
解決しようとする課題は金属薄膜の厚みを高精度にモニターすることができ、特に蒸着装置の自動制御に適した特性を有する薄膜厚モニター用の水晶振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の請求項１は、薄膜厚モニター用の水晶振動子の表面に被加工物と同一条件で金属薄膜を堆積させて水晶振動子の質量付加効果による共振周波数の低下から金属薄膜の厚みをモニターするものにおいて、プラノ・コンベックス加工を行ったＡＴカットの水晶片の両側板面に励振電極を形成しこの励振電極に対して金属薄膜を堆積させて厚み滑り振動の共振周波数の変化から薄膜厚をモニターすることを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子である。
【００１７】
そして本発明の請求項２は請求項１において、水晶片の平面側の周縁部分に面取り加工を施したことを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子であり、請求項３は請求項１において、水晶片の共振周波数５ＭＨｚにおいてモニターすべき金属薄膜の加工量を２０〜４０オングストローム／秒としたことを特徴とした薄膜厚モニター用の水晶振動子である。
【００１８】
さらに請求項４は請求項１において、水晶片の平面側の励振電極の上に金属薄膜を堆積させることを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子であり、請求項５は請求項１において、被加工物は水晶結晶からなる波長板であることを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、モニター時の水晶振動子の共振周波数を滑らか、かつ単調に減少するように変化させることができ、特に蒸着機の動作を高精度に自動制御することができ、そてによって被加工物に形成する薄膜厚を高精度に制御することができる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
薄膜厚モニター用のＡＴカットの５ＭＨｚの水晶振動子を金属薄膜を形成中の雰囲気において、金属薄膜を形成すべき波長板と同一条件で水晶振動子の平面側に金属薄膜を堆積するように設定して水晶振動子の質量付加効果による共振周波数の低下から金属薄膜の厚みをモニターするものにおいて、プラノ・コンベックス加工を行ったＡＴカットの水晶片の平面側の周縁部分に面取り加工を施し、この水晶片の両側板面に励振電極を形成して平面側の励振電極の上に加工量を２０〜４０オングストローム／秒で金属薄膜を堆積させて厚み滑り振動の共振周波数の変化から薄膜厚をモニターすることを特徴とする薄膜厚モニター用の水晶振動子である。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の一実施例のモニター用水晶振動子を図７、図８と同一部分に同一符号を付与した図１、図２に示す図面を参照して詳細に説明する。
図1は側面図、図２はコンベックス側から見た平面図である。
水晶片１はＡＴカットでたとえば共振周波数は５ＭＨｚである。また水晶片１の一方の主面は凸レンズ状に、いわゆるコンベックス加工２を施し、他方の主面は平板状の平面３とし、いわゆるプラノ・コンベックスといわれる形状に加工している。
そして、両主面に対面して電極４を形成している。
【００２２】
そして金属薄膜を形成する金属蒸気を水晶片１の平面側の励振電極４の上に堆積させるようにしている。
図３は水晶振動子を発振回路に接続して発振周波数の変化量を単位時間に堆積される金属薄膜の厚みに換算したグラフである。
【００２３】
このグラフから明らかなように、堆積量の変化に突然の増加は観測されず望ましい。  しかしながら全体に単位時間の堆積量の測定値が２０〜３０オングストローム／秒以上に振れていて特に高精度に薄膜厚を制御しなければならない場合は蒸着機の動作がランダムの誤動作する可能性があり好ましくない。
【実施例２】
【００２４】
図４、図５はさらに良好な特性を得ることができるモニター用水晶振動子の厚みを誇張した側面図及び平面図である。
すなわち、水晶片１はＡＴカットでたとえば共振周波数は５ＭＨｚである。また水晶片１の一方の主面は凸レンズ状に、いわゆるコンベックス加工２を施し、他方の主面は平板状の平面３とし、いわゆるプラノ・コンベックスといわれる形状に加工している。
そして、両主面に対面して電極４を形成している。
さらに水晶片１の平面側の周縁部分を斜めに切除する面取加工６を行って水晶振動子の振動エネルギーを板面の中央部分に閉じこめるようにしている。
【００２５】
そして金属薄膜を形成すべき金属蒸気５を水晶片１の平面側の励振電極の上に堆積させるようにしている。
図６は、水晶振動子を発振回路に接続して発振周波数の変化量を単位時間に堆積される金属薄膜の厚みに換算したグラフである。
このグラフから明らかなように、２０〜３０オングストローム／秒で薄膜の形成作業を行った場合、単位時間あたりの薄膜の堆積量の振れは１０オングストローム／秒以下であり、極めて高精度な薄膜厚の制御が可能となり良好な結果が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のモニター用水晶振動子の側面図である。（実施例１）
【図２】本発明のモニター用水晶振動子の平面図である。（実施例１）
【図３】実施例１のモニター用水晶振動子による薄膜厚のモニター特性を示すグラフ          である。
【図４】本発明のモニター用水晶振動子の側面図である。（実施例２）
【図５】本発明のモニター用水晶振動子の平面図である。（実施例２）
【図６】実施例２のモニター用水晶振動子による薄膜厚のモニター特性を示すグラフ          である。
【図７】従来考えられていたモニター用水晶振動子の側面図である
【図８】従来考えられていたモニター用水晶振動子の平面図である
【図９】従来考えられていたモニター用水晶振動子による薄膜厚のモニター特性を示          すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１  水晶片
２  コンベックス加工
３  平面
４  励振電極
５  金属蒸気
６  面取
【図１】
2006080957.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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