中古蒸着膜厚コントローラーの在庫・価格

蒸着膜厚コントローラーは、真空蒸着装置の中で成膜中の膜厚と成膜速度(レート)をリアルタイムに計測し、その値を蒸発源の電源へフィードバックして成膜を自動制御する機器です。現在は水晶振動子を使う方式(水晶式、QCM方式)が主流です。測定値を表示するだけの膜厚モニターとは、外部機器への制御出力を持つかどうかで区別されます。
測定の基本原理は水晶の圧電効果です。特定の角度で切り出したATカット水晶板の両面に金や銀などの電極を形成し、交流電圧をかけて厚みすべり振動を起こします。基本周波数は4〜6MHz程度で、5MHzと6MHzのものが多く使われます。水晶板に蒸着物が付着すると質量が増え、それに応じて共振周波数が下がります。コントローラーはこの周波数変化から付着質量を求め、膜の密度と電極面積から膜厚(Åやnm)に換算し、膜厚の時間変化からレート(Å/s)を算出します。周波数分解能は典型的に0.01〜0.1Hz程度で、膜厚の分解能はサブÅの水準に達します。
正しい膜厚を得るには、材料ごとに3つの係数を設定します。蒸着物の密度、蒸着膜と水晶の音響インピーダンスの違いを補正するZ-ratio、そしてセンサーと基板の位置や角度の違いによる付着量の差を補正するツーリング係数です。ツーリング係数は、試し成膜した膜を段差計や光学的な方法で実測し、表示値と比べて決めるのが一般的です。Z-ratioの補正が不十分だと、水晶への付着量が増えるにつれて誤差が大きくなります。
制御面では、設定レートと実測レートの差をもとにPID制御で抵抗加熱電源や電子ビーム電源の出力を調整します。プリヒート、ソーク(材料を溶かしてなじませる工程)、出力の立ち上げ、シャッター開放、目標膜厚に達した時点での終了といった一連の流れをプログラムとして登録でき、多層膜も自動で成膜できます。複数のセンサー入力を持つ機種では、共蒸着で各蒸発源のレートを個別に管理できます。
実務上の注意点として、水晶板は消耗品です。付着膜が厚くなると周波数が下がり、発振も不安定になるため、周波数の低下量や発振状態を目安に交換します。周波数が急に飛ぶジャンプ現象や発振停止(クリスタルフェイル)は、膜の応力による剥離や、材料が粒のまま飛び散る突沸などで起こりやすく、異常を検知したときに成膜を中断する機能が重要です。また水晶の周波数は温度でも変わるため、センサーヘッドは水冷とし、蒸発源からの輻射熱の影響を抑えます。交換の手間を減らすため、複数の水晶を回転式ホルダーで切り替えるセンサーも使われます。
主な用途は、反射防止膜や多層干渉フィルターなどの光学薄膜、有機ELの有機層や電極、半導体・電子部品の金属電極膜、大学や研究機関の小型蒸着装置での薄膜試作などです。とくに低いレートを安定して保つ必要がある有機材料の蒸着や、膜厚の再現性が性能を左右する多層膜で効果を発揮します。導入や更新の際は、センサーヘッドと水晶の周波数規格の互換性、入力チャネル数、蒸着電源との制御信号の仕様(アナログ電圧など)を確認しておく必要があります。