生産技術研究室の卒業研究

多元同時真空蒸着装置の開発（1998−）

多元同時真空蒸着装置全景	薄膜成長系
多元同時真空蒸着装置の構成
排気特性

以下、卒業研究発表会講演予稿より抜粋

• 多元同時真空蒸着装置の開発II −温度監視システムの構築− (1999)

  上の多元同時真空蒸着装置では、薄膜成長系内の各部の温度の測定及び制御は、市販の温度コントローラで行っているが、温度の推移を記録することはできない。材料の研究開発において、試料の比較検討や再現のためには、作製条件の厳密な制御と監視が必要である。本研究は、薄膜成長系内の温度を監視する「温度監視システム」を構築し、試料作製を高精度化することを目的としている。

  温度監視システム

  温度監視システムは、温度コントローラから並列に取得した熱起電力を熱起電力増幅回路で増幅し、A/Dコンバータを介してコンピュータに取り込み、温度監視プログラムによりそれぞれの温度をリアルタイムで表示、記録するというもので、完成すると薄膜成長中の温度の推移を記録できるようになる。

  
  多元同時真空蒸着装置と温度監視システムの構成

  熱起電力増幅装置

  本研究で使用したA/Dコンバータの入力仕様は12ビット、分解能1mVであるが、熱起電力は十数mVしかないので、データの精度を上げるためには、A/Dコンバータと熱電対の間に増幅回路が必要である。熱起電力増幅装置はK型熱電対用増幅回路，R型熱電対用増幅回路，電源回路，トランスで構成した。K型熱電対用増幅回路は、入力を冷接点補償し10mV/^oCで出力する専用のICを用いた。一方、R型熱電対用増幅回路は冷接点補償用ICと利得をプログラムできる計装用アンプにより構成した。

  
  熱起電力増幅装置

  温度監視プログラム

  温度監視プログラムは、熱起電力増幅装置から得られた電圧をA/Dコンバータを通してコンピュータに取り込み、温度に変換後、画面に表示し、同時にデータファイルとして保存するものである。

  
  温度監視プログラム実行画面

  多元同時真空蒸着装置用温度監視システムの構築に向けて、基本的な構成を実現することができた。しかし、まだR型熱電対用増幅回路の動作やプログラムのサンプリングレート処理に問題を抱えており、これらの解決が急務である。また今後、全蒸発源の温度推移の記録にシステムを拡張するためには、今回は作製しなかったW-Re熱電対用増幅回路も作製する必要がある。

• 多元同時真空蒸着装置の開発III −温度監視システムの構築− (2000)

  熱起電力増幅回路（修正）

  昨年度の研究における回路の動作不能の原因は、冷接点補償用ICのバイアス電流に対して、使用するOPアンプの入力バイアス電流が大きかったことにあると指摘されていたことから、その対応策として、今回は入力バイアス電流の小さいOPアンプを用いて回路を作製した。更に、高周波ノイズを除去するためにローパスフィルタを、温度コントローラの測温動作時に発生するノイズを除去するためにバッファ回路を、それぞれ付加した。また、 A/Dコンバータの入力保護用として、ツェナダイオードによる出力制限回路をも付加した。

  
  K型熱電対用熱起電力増幅回路

  
  R型熱電対用熱起電力増幅回路

  温度監視プログラム（修正・追加）

  今年度の研究においては、昨年度のプログラムからデータ処理・データ保存の方法の変更を行い、さらに、データ表示文字列への任意文字列挿入、データのグラフ化表示、グラフの拡大表示、ヘルプといった諸機能を追加した。

  
  温度監視プログラム実行画面

  
  グラフ表示画面

  現段階では、熱起電力増幅装置は2種類の熱電対にしか対応しておらず、一方、多元同時真空蒸着装置では3種類の熱電対を使用しているので、全ての温度推移を監視することができない。今後は、全ての熱電対に対応できるようにシステムを拡張する必要がある。