JP2013104086A

JP2013104086A - 電子ビーム蒸着装置

Info

Publication number: JP2013104086A
Application number: JP2011247906A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yamada; 実山田
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-30

Abstract

【課題】高速蒸着と、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子による成膜部へのダメージを抑制する。
【解決手段】加速した電子を照射し加熱して蒸発させた材料５を、形成した磁場により電子を遮蔽しつつ基板フィルム２の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着装置である。前記磁場を、複数の磁石１０によって基板フィルム面に沿って形成させると共に、基板フィルム２を複数に配置した磁石１０の一方側から他方側に向けた移動が可能なように構成する。
【効果】成膜範囲を広くした場合にも各々の磁石の磁場強度を低減でき、磁石と電子ビーム源間の距離を短くできるので、高速蒸着と、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や、軌道をそれた電子による成膜部へのダメージ抑制を共に達成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビームを用いた蒸着装置に関するものである。

電子ビームを用いた蒸着装置は、所定の電圧で加速された電子を、真空容器内に配置した坩堝内の材料に照射し加熱することで蒸発させ、この蒸発した材料を真空容器内に配置した被蒸着部材である基板の表面に付着させて薄膜を形成するものである。

この蒸着装置は、多種類の材料に対して高速度の成膜が行えるので、多用途で使用されているが、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子により成膜部にダメージを受けやすい。

そこで、成膜範囲外に設置した磁石により基板近傍に磁場を形成し、この磁場から受けるローレンツ力により前記電子を遮蔽している（例えば特許文献１）。この遮蔽に必要な最小磁束密度は、加速電圧が２〜１０kVの一般的な電子ビーム源の場合は、１０mT程度である。

しかしながら、前記蒸着装置を用いて薄膜を連続的に形成する場合は、短時間で所定の膜厚とする必要があるため、高速での蒸着が必要になって、電子ビーム源の加速電圧を上げる必要がある。

電子ビーム源の加速電圧を上げると、前記反射電子や軌道をそれた電子による成膜部へのダメージが大きくなるため、電子を遮蔽する磁場を強くする必要があるが、磁場を強くすると電子ビーム源におけるビーム偏向に悪影響を与える。

従って、磁場を強くする場合は、磁場が電子ビームに影響を及ぼさないよう、基板と電子ビーム源との距離を大きく取る必要があり、その結果、高速蒸着に支障をきたすという問題があった。

特開平７−２１１６４１号公報

本発明が解決しようとする問題点は、連続的に成膜するために電子ビーム源の加速電圧を上げて磁場を強くする場合は、基板と電子ビーム源との距離を大きく取る必要があり、高速蒸着に支障をきたすという点である。

本発明の電子ビーム蒸着装置は、
高速蒸着と、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子による成膜部へのダメージを抑制するために、
加速した電子を照射し加熱して蒸発させた材料を、形成した磁場により電子を遮蔽しつつ基板の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着装置であって、
前記磁場を、複数の磁石によって基板面に沿って形成させると共に、前記基板を前記複数に配置した磁石の一方側から他方側に向けた移動が可能なように構成したことを最も主要な特徴としている。

上記の本発明の電子ビーム蒸着装置は、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や、軌道をそれた電子を遮蔽する磁場を、複数の磁石によって基板面に沿って形成するので、成膜範囲を広くした場合にも各々の磁石の磁場強度を低減でき、磁石と電子ビーム源間の距離を短くできる。

上記の本発明の電子ビーム蒸着装置において、基板の移動を、巻き出しロールに巻き取られた基板をロールを介して巻き取りロールに巻き取ることにより行い、複数の磁石を前記ロールの外周面に沿って配置すれば、更なる高速度での成膜が可能になる。

上記の本発明の電子ビーム蒸着装置では、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子を遮蔽するには、複数の磁石間の最小磁束密度は１０mTが必要である。

本発明では、成膜範囲を広くした場合にも各々の磁石の磁場強度を低減でき、磁石と電子ビーム源間の距離を短くできるので、高速蒸着と、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子による成膜部へのダメージ抑制を共に達成することができる。

本発明の電子ビーム蒸着装置の概略構成を示した図である。格子状に配置した磁石部分を平面方向から見た図である。本発明の電子ビーム蒸着装置の他の例の概略構成を示した図である。

本発明では、高速蒸着と、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子による成膜部へのダメージを抑制するという目的を、前記反射電子や軌道をそれた電子を遮蔽すべく形成する磁場を、複数の磁石によって基板面に沿って形成することで実現した。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
本発明の電子ビーム蒸着装置は、図１に示したような構成を有している。

１は真空容器であり、この真空容器１の内部上方に、表面に薄膜を形成される基板フィルム２が配置されている。図１の例では、この基板フィルム２は巻き出しロール３ａに巻き取られており、アイドルロール３ｂ、張力制御ロール３ｃを経て冷却ロール３ｄに巻き回された後、張力制御ロール３ｃ、アイドルロール３ｂを経て巻き取りロール３ｅに巻き取られるものを示している。

４は前記冷却ロール３ｄの成膜範囲を除く下半分を覆う防着板であり、この防着板４で覆われない成膜範囲における真空容器１の内部下方に材料５の蒸発部６が配置されている。

材料５の蒸発部６は、電子ビーム源である電子銃７と、電子銃７より放出された電子の衝突により加熱蒸発する材料５を装入する坩堝８と、電子銃７より放出された電子の進路を曲げて、接地電位である坩堝８内に導く磁石９ａと、坩堝８内の材料５に照射された後の反射電子の放出方向を後述する磁石１０側に誘導する磁石９ｂとから構成され、坩堝８内の材料５が蒸着して薄膜を形成する。

１０は、坩堝８内の材料５に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子が成膜範囲に入射し、基板フィルム２への材料５の蒸着を阻害することを防止するために、冷却ロール３ｄの成膜範囲と、電子銃７・坩堝８・磁石９ａ，９ｂの間に配置される磁石である。

本発明では、この磁石１０を、基板フィルム２の進行方向に所定の間隔を存した格子状となるように複数（図１では４個）設置することを特徴としている。

これら格子状に複数設置する磁石１０は、できるだけ基板フィルム２に近づけ、かつ、図１に示すように、基板フィルム２と略平行に（図１の例では冷却ロール３ｄの曲面に沿うように）配置すれば、シャドウが少なくなり、蒸着速度が向上するので望ましい。

また、坩堝８内の材料５に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子が成膜範囲に入射することを抑制できる磁場を形成するためには、格子状に設置した複数の磁石１０間の磁束密度としては６mT以上、１０mT以下になるようにする。但し、かかる磁場を形成できるものであれば、永久磁石でも電磁石でも良い。また、材質は、フェライト、サマリウムコバルト、ネオジウム等、何れでも良い。

上記構成の本発明の電子ビーム蒸着装置では、格子状に設置した複数の磁石１０によって坩堝８内の材料５に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子を遮蔽する磁場を形成するので、図２に示すように成膜範囲を広く（例えば３５０mm）した場合にも、格子状に設置した各々の磁石１０の磁場強度を低減することができる。

従って、磁石１０と電子銃７の間の距離を、例えば加速電圧が１．５〜２kVの範囲において、特許文献１で提案された技術では４００mm程度までしか近づけることができなかったものが、図１の例の場合、２００mmまで近づけることができる。

よって、本発明の電子ビーム蒸着装置を使用した場合、高速蒸着と、坩堝８内の材料５に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子による成膜部へのダメージ抑制を共に達成することができる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、図１の例では、蒸発部６を基板フィルム２の進行方向と略平行となるように、成膜範囲内の基板フィルム２の進行方向中心位置における鉛直下方に設置しているが、図３に示すように、蒸発部６を基板フィルム２の進行方向に対して傾けて設置しても良い。

この場合、電子ビーム側の磁石９ａから磁石１０を遠ざけることができるため、磁場の干渉を抑制でき、蒸発部６を基板側に近づけることができる。このため、高速蒸着が可能になる。

また、蒸発部６を基板フィルム２の進行方向に対して傾けて設置することで、電子ビーム源が傾斜し（例えば２５５°〜２８５°の偏向、図３では２７０°の偏向）、電子ビームの坩堝８内の材料５の表面に入射する角度が図１の例ではほぼ垂直になるのに対して、本実施例では浅く（３０°〜６０°程度、図３では４０°程度）なるため、冷却ロール３ｄ（基板フィルム２）の表面に沿うような分布で蒸発するので、均一な膜厚での成膜が可能になる。

なお、図３では、蒸発部６を２つ相対する位置に設置しているが、どちらか片方のみでも良い。

１真空容器
２基板フィルム
３ａ巻き出しロール
３ｄ冷却ロール
３ｅ巻き取りロール
５材料
７電子銃
８坩堝
１０磁石

Claims

加速した電子を照射し加熱して蒸発させた材料を、形成した磁場により電子を遮蔽しつつ基板の表面に付着させて薄膜を形成する電子ビーム蒸着装置であって、
前記磁場を、複数の磁石によって基板面に沿って形成させると共に、前記基板を前記複数に配置した磁石の一方側から他方側に向けた移動が可能なように構成したことを特徴とする電子ビーム蒸着装置。
前記基板の移動は、巻き出しロールに巻き取られた基板をロールを介して巻き取りロールに巻き取ることにより行い、前記複数の磁石は前記ロールの外周面に沿って配置することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム蒸着装置。
前記複数の磁石間の最小磁束密度は１０mTであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム蒸着装置。