JP2910093B2 - Electron beam multi-source evaporator - Google Patents

Electron beam multi-source evaporator

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JP2910093B2
JP2910093B2 JP27312189A JP27312189A JP2910093B2 JP 2910093 B2 JP2910093 B2 JP 2910093B2 JP 27312189 A JP27312189 A JP 27312189A JP 27312189 A JP27312189 A JP 27312189A JP 2910093 B2 JP2910093 B2 JP 2910093B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は真空蒸着装置、イオンプレーティング装置、
イオンミキシング装置等の成膜装置に適用して好適な電
子ビーム多元蒸発装置に関するものである。
The present invention relates to a vacuum deposition apparatus, an ion plating apparatus,
The present invention relates to an electron beam multiple evaporation apparatus suitable for application to a film forming apparatus such as an ion mixing apparatus.

「従来の技術」 周知のように、上記のような成膜装置は、膜の原料で
ある蒸発材料を蒸発させて基板表面に付着させるもので
あり、したがって、蒸発材料を蒸発させるための蒸発装
置が備えられている。そのような蒸発装置としては各種
のものがあるが、なかでも、ルツボ内に充填した蒸発材
料に対して電子銃から電子ビームを照射することで蒸発
させるようにした電子ビーム蒸発装置が広く用いられて
いる。
"Prior art" As is well known, the above-described film forming apparatus evaporates an evaporating material, which is a raw material of a film, and attaches the evaporating material to a substrate surface. Therefore, an evaporating apparatus for evaporating the evaporating material Is provided. There are various types of such evaporators, and among them, an electron beam evaporator is widely used, in which an evaporation material filled in a crucible is evaporated by irradiating an electron beam with an electron gun. ing.

ところで、近年においては複数の蒸発材料を同時に蒸
発させてそれらの混合蒸気により膜を形成することも行
なわれるようになってきており、その場合には、上記の
ような電子ビーム蒸発装置を複数台設けるようにしてい
る。第5図および第6図は、3台の電子ビーム蒸発装置
を備え、それらによって3種類の蒸発材料を同時に蒸発
させるように構成されたイオンプレーティング装置の概
略構成を示すものであって、図中符号1は真空槽、2は
真空排気口、3a,3b,3cはルツボ、4a,4b,4cはそれらルツ
ボ3a,3b,3cの内部にそれぞれ充填された互いに異なる蒸
発材料、5a,5b,5cは各ルツボ3a,3b,3cに設けられた電子
銃、6は被処理物としての基板である。
By the way, in recent years, a plurality of evaporating materials are simultaneously evaporated to form a film by a mixed vapor thereof, and in such a case, a plurality of electron beam evaporating apparatuses as described above are provided. It is provided. FIGS. 5 and 6 show a schematic configuration of an ion plating apparatus including three electron beam evaporators and configured to evaporate three types of evaporation materials at the same time. Reference numeral 1 is a vacuum tank, 2 is a vacuum exhaust port, 3a, 3b, 3c are crucibles, 4a, 4b, 4c are different evaporating materials filled inside the crucibles 3a, 3b, 3c, 5a, 5b, Reference numeral 5c denotes an electron gun provided in each of the crucibles 3a, 3b, 3c, and 6 denotes a substrate as an object to be processed.

上記のような、複数の蒸発材料4a,4b,4cの蒸気からな
る膜を形成するイオンプレーティング装置においては、
良好な品質の膜を形成するためには各蒸発材料4a,4b,4c
の蒸気の混合比率を常に一定に保持しなければならず、
このため、それぞれの蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量を検出
するとともに、その検出結果に基づいて各々の電子銃5
a,5b,5cの出力(パワー)を調節して蒸発量をフィード
バック制御するための制御装置が備えられている。
As described above, in an ion plating apparatus that forms a film composed of vapors of a plurality of evaporation materials 4a, 4b, and 4c,
In order to form a film of good quality, each evaporating material 4a, 4b, 4c
The mixing ratio of the steam must always be kept constant,
Therefore, the amount of evaporation of each evaporation material 4a, 4b, 4c is detected, and based on the detection result, each electron gun 5
A control device is provided for adjusting the outputs (power) of a, 5b, and 5c to feedback control the amount of evaporation.

それら各制御装置は、第5図および第6図に示すよう
に、各ルツボ3a,3b,3cの上方にそれぞれ設けられた蒸発
量検出センサ7a,7b,7c、それらセンサ7a,7b,7cによる検
出値に基づいてそれぞれの蒸発材料4a,4b,4cの実際の蒸
発量を算出する蒸発量算出器8a,8b,8c、予め設定値が入
力されている蒸発量設定器9a,9b,9c、上記算出器8a,8b,
8cによりそれぞれ算出された実際の蒸発量と設定値とを
比較する蒸発量比較器10a,10b,10c、上記比較器10a,10
b,10cによる比較結果に基づいて電子銃電源11a,11b,11c
に対して制御信号を出力する電子銃制御部12a,12b,1cと
から構成されることが一般的である。
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, each of these control devices includes an evaporation amount detection sensor 7a, 7b, 7c provided above each of the crucibles 3a, 3b, 3c, and the sensors 7a, 7b, 7c. Evaporation amount calculators 8a, 8b, 8c for calculating the actual evaporation amount of each of the evaporation materials 4a, 4b, 4c based on the detected values, the evaporation amount setting devices 9a, 9b, 9c, which have been set in advance, The calculators 8a, 8b,
The evaporation amount comparators 10a, 10b, 10c comparing the actual evaporation amount calculated by 8c and the set value, respectively, and the comparators 10a, 10c
b, 10c based on the comparison result by electron gun power supply 11a, 11b, 11c
And an electron gun control unit 12a, 12b, 1c that outputs a control signal to the control unit.

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記のように、複数台の蒸発装置を備え、
しかも、各蒸発材料の蒸発量を各々独立した制御装置に
より制御することは、装置全体が大掛かりなものとなっ
て設備費が著しくかさんでしまうものであった。
"Problems to be solved by the invention" By the way, as described above, a plurality of evaporators are provided,
Moreover, controlling the amount of evaporation of each evaporating material by an independent control device requires a large-scale device and significantly increases equipment costs.

また、上記の場合、各ルツボ3a,3b,3c相互間に所定の
間隔を確保する必要がある関係上、それらルツボ3a,3b,
3c内に充填された各蒸発材料4a,4b,4cどうしを余り接近
配置することができないので、それぞれのルツボ3a,3b,
3cから蒸発した蒸気は狭い範囲でしか均一に混合され
ず、このため、大形の基板6に対しては適用できないば
かりでなく、蒸発量の大半が無駄に消費されてしまって
成膜に寄与するのはそのごく一部にすぎず、したがって
蒸発材料4a,4b,4cの歩留まりが良くない、という欠点も
あった。
In the above case, the crucibles 3a, 3b, 3c need to secure a predetermined interval between them, so that the crucibles 3a, 3b,
Since the evaporation materials 4a, 4b, 4c filled in 3c cannot be arranged close to each other, the respective crucibles 3a, 3b,
The vapor evaporated from 3c is uniformly mixed only in a narrow range, so that it cannot be applied to a large-sized substrate 6 and most of the evaporation amount is wasted and contributes to film formation. However, there is a disadvantage that only a small part of the evaporation is performed, so that the yield of the evaporation materials 4a, 4b, 4c is not good.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、複数種
類の蒸発材料を同時に蒸発させる場合に採用して好適な
蒸発装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an evaporating apparatus suitable for use when a plurality of types of evaporating materials are simultaneously evaporated.

「課題を解決するための手段」 本発明の電子ビーム多元蒸発装置は、複数種類の蒸発
材料が充填されるルツボと、そのルツボ内に充填された
各蒸発材料に対して電子ビームを順次照射する電子銃
と、その電子銃の出力および各蒸発材料への電子ビーム
の照射時間を調節するための制御装置を具備し、前記制
御装置は、各蒸発材料の蒸発量をそれぞれ検出する複数
の蒸発量検出手段と、それら各検出手段によって検出さ
れた各蒸発材料の蒸発量からそれらの比率を演算して予
め設定された蒸発比率設定値と比較する第1の比較器
と、少なくともいずれか一つの蒸発材料の蒸発量を予め
設定された蒸発量設定値と比較する第2の比較器と、前
記第1の比較器の比較結果に基づいて各蒸発材料への電
子ビームの照射時間を調節するとともに、前記第2の比
較器の比較結果に基づいて前記電子銃の出力を調節する
ための制御部を備えてなることを特徴とするものであ
る。
[Means for Solving the Problems] The electron beam multi-source evaporator of the present invention sequentially irradiates an electron beam to a crucible filled with a plurality of types of evaporation materials and each of the evaporation materials filled in the crucible. An electron gun, and a control device for adjusting the output of the electron gun and the irradiation time of the electron beam to each evaporative material, wherein the control device comprises a plurality of evaporative amounts each of which detects an evaporative amount of each evaporative material. Detecting means, a first comparator for calculating the ratio of the evaporation materials from the amounts of evaporation of the evaporation materials detected by the respective detecting means, and comparing the calculated ratio with a preset evaporation ratio setting value; A second comparator for comparing the evaporation amount of the material with a preset evaporation amount setting value, and adjusting an irradiation time of the electron beam to each evaporation material based on a comparison result of the first comparator; The said A control unit for adjusting an output of the electron gun based on a comparison result of the two comparators.

「作用」 本発明の蒸発装置は、蒸発量検出手段によって各蒸発
材料の蒸発量を検出し、第1の比較器によってそれらの
比率を演算するとともに予め設定された蒸発比率設定値
と比較することによって、実際の蒸発量の比率がその蒸
発比率設定値に合致するようにそれぞれの蒸発材料に対
する電子ビームの照射量を調節する。また、同時に、少
なくともいずれか一つの蒸発材料の蒸発量を第2の比較
器により予め設定された蒸発量設定値と比較することに
よって、その蒸発材料の実際の蒸発量が蒸発量設定値に
合致するように電子銃の出力を調節する。これにより、
全ての蒸発材料の蒸発量が蒸発量設定値となるように制
御されることになる。
[Operation] The evaporating apparatus of the present invention detects the evaporation amount of each evaporation material by the evaporation amount detecting means, calculates the ratio thereof by the first comparator, and compares it with a preset evaporation ratio setting value. Accordingly, the irradiation amount of the electron beam to each evaporation material is adjusted so that the ratio of the actual evaporation amount matches the set value of the evaporation ratio. At the same time, by comparing the evaporation amount of at least one of the evaporation materials with the evaporation amount setting value set in advance by the second comparator, the actual evaporation amount of the evaporation material matches the evaporation amount setting value. Adjust the output of the electron gun to do so. This allows
The evaporation amounts of all the evaporation materials are controlled so as to become the evaporation amount set value.

「実施例」 以下、本発明の実施例を第1図ないし第4図を参照し
て説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図および第2図は本発明の一実施例である電子ビ
ーム3元蒸発装置を備えたイオンプレーティング装置の
概略構成図である。このイオンプレーティング装置は、
上記蒸発装置によって3種類の蒸発材料4a,4b,4cを同時
に蒸発させ、それらの混合蒸気を被処理物である基板6
の表面に蒸着させて膜を形成するようにされたものであ
る。
FIGS. 1 and 2 are schematic structural views of an ion plating apparatus having an electron beam ternary evaporator according to an embodiment of the present invention. This ion plating device
The three types of evaporating materials 4a, 4b, 4c are simultaneously evaporated by the above-mentioned evaporating device, and the mixed vapor thereof is transferred to the substrate 6 as an object to be processed.
To form a film by vapor deposition on the surface.

その蒸発装置は、真空槽1内の底部中央位置に配され
てその内部に上記蒸発材料がそれぞれ充填されるルツボ
20、真空槽1の側壁に設けられた電子銃21、およびその
電子銃21の制御装置22とからなる。
The evaporating device is a crucible which is arranged at the center of the bottom in the vacuum chamber 1 and in which the evaporating material is filled.
20, an electron gun 21 provided on the side wall of the vacuum chamber 1, and a control device 22 for the electron gun 21.

上記電子銃21は、走査コイル21aにより電子ビームを
走査してルツボ20内の各蒸発材料4a,4b,4cに対して数ms
(ミリ秒)〜数百msおきに順次照射するようにされてい
る。そして、この電子銃21の出力(パワー)は上記制御
装置22により制御され、これによって各蒸発材料4a,4b,
4cの蒸発量が制御されるのみならず、同時に各蒸発材料
4a,4b,4cへの電子ビームの照射時間も上記制御装置22に
より制御され、これによって各蒸発材料4a,4b,4cの蒸気
の混合比率も制御されるようになっている。
The electron gun 21 scans the electron beam with the scanning coil 21a and scans the evaporation material 4a, 4b, 4c in the crucible 20 for several ms.
(Milliseconds) to several hundred ms. Then, the output (power) of the electron gun 21 is controlled by the control device 22, whereby the evaporation materials 4a, 4b,
Not only is the amount of evaporation of 4c controlled, but at the same time
The irradiation time of the electron beam to 4a, 4b, 4c is also controlled by the controller 22, whereby the mixing ratio of the vapor of each of the evaporation materials 4a, 4b, 4c is also controlled.

すなわち、一般に、蒸発材料に対する電子ビームの照
射時間と蒸発量とは、第3図に示すように照射時間が長
くなるほど蒸発量がほぼ直線的に増大する関係があるか
ら、蒸発材料への電子ビームの照射時間を増減すること
でその蒸発量を増減できるものである。したがって、複
数の蒸発材料に対して順次電子ビームを照射する場合に
おいては、各蒸発材料への照射時間をそれぞれ調節する
ことでそれらの蒸発量の比率、すなわちそれら蒸気の混
合比率を調節できることになる。
That is, in general, there is a relationship between the irradiation time of the electron beam and the amount of evaporation of the evaporating material, as shown in FIG. The evaporation amount can be increased or decreased by increasing or decreasing the irradiation time. Therefore, in the case of sequentially irradiating a plurality of evaporating materials with an electron beam, by adjusting the irradiation time to each evaporating material, it is possible to adjust the ratio of the amount of evaporation, that is, the mixing ratio of the vapors. .

なお、成膜の分野においては、蒸発材料の蒸発量を成
膜速度、すなわち基板の単位表面積に対して単位時間で
形成される膜の厚みに換算して表すことが一般的であっ
て、その単位はÅ/s(オングストローム/秒)が用いら
れることが多く、第3図の縦軸もそのようになってい
る。
In the field of film formation, it is general to express the amount of evaporation of the evaporation material in terms of the film formation rate, that is, the thickness of the film formed in unit time with respect to the unit surface area of the substrate. The unit is often Å / s (angstrom / sec), and the vertical axis in FIG. 3 is also the same.

上記の制御装置22の構成を詳細に説明すると、この制
御装置22は、ルツボ20内の各蒸発材料4a,4b,4cの上方に
位置してそれぞれ設けられた蒸発量検出センサ23a,23b,
23c、それら各センサ23a,23b,23cの検出値に基づいて各
蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量をそれぞれ算出する蒸発量算
出器(蒸発量検出手段)24a,24b,24c、各蒸発材料4a,4
b,4cの蒸発量の比率(すなわち、各蒸発材料4a,4b,4cの
蒸気の混合比率)の設定値(蒸発比率設定値)が予め入
力されている蒸発比率設定器25、上記各算出器24a,24b,
24cの算出値が入力されてそれらの比率を演算するとと
もに上記設定器25に入力されていた設定値と比較する蒸
発比率比較器(第1の比較器)26、3種類の蒸発材料4
a,4b,4cのうち、蒸発材料4aの蒸発量の設定値(蒸発量
設定値)が予め入力されている蒸発量設定器27、上記算
出器24aからの算出値と上記設定器27に入力されていた
設定値と比較する蒸発量比較器(第2の比較器)28、上
記比較器26の比較結果が入力されてそれに基づき各蒸発
材料4a,4b,4cへの電子ビームの照射時間を変更するよう
に電子銃電源29に対して制御信号を出力するとともに、
上記比較器28の比較結果が入力されてそれに基づき電子
銃21の出力を増減するように電子銃電源29に対して制御
信号を出力する制御部30とから構成されており、上記の
構成により、この制御装置22は、上述したように、電子
銃21の出力および各蒸発材料4a,4b,4cへの電子ビームの
照射時間がそれぞれフィードバック制御されるようにな
っている。
The configuration of the control device 22 will be described in detail.The control device 22 includes evaporation amount detection sensors 23a, 23b, which are provided above the evaporation materials 4a, 4b, 4c in the crucible 20, respectively.
23c, evaporation amount calculators (evaporation amount detecting means) 24a, 24b, 24c for calculating the evaporation amounts of the evaporation materials 4a, 4b, 4c based on the detection values of the sensors 23a, 23b, 23c, respectively, 4a, 4
A set value (evaporation ratio set value) of a ratio of evaporation amounts of b and 4c (that is, a mixing ratio of steam of each of the evaporation materials 4a, 4b and 4c) is input in advance. 24a, 24b,
Evaporation ratio comparator (first comparator) 26 which receives the calculated value of 24c, calculates their ratio, and compares the calculated value with the set value input to setter 25, three types of evaporation materials 4
Of the values a, 4b, and 4c, the set value (evaporation amount set value) of the evaporation amount of the evaporation material 4a is input in advance to the evaporation amount setter 27, the calculated value from the calculator 24a, and the setter 27. The evaporation amount comparator (second comparator) 28 which compares the set value with the set value, the comparison result of the comparator 26 is input, and the irradiation time of the electron beam to each of the evaporation materials 4a, 4b, 4c is determined based on the input. A control signal is output to the electron gun power supply 29 so as to change the
The control unit 30 outputs a control signal to the electron gun power supply 29 so that the comparison result of the comparator 28 is input and the output of the electron gun 21 is increased or decreased based on the comparison result. As described above, the control device 22 performs feedback control of the output of the electron gun 21 and the irradiation time of the electron beam to each of the evaporation materials 4a, 4b, and 4c.

上記制御装置22の具体的な動作例を第4図を参照して
説明する。
A specific operation example of the control device 22 will be described with reference to FIG.

各蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量の設定値が第4図(イ)
の(a)欄に示すように、それぞれ15Å/s、10Å/s、5
Å/s、したがってそれらの合計値である全蒸発量が30Å
/s、それらの混合比率の設定値が3:2:1であり、そのよ
うな蒸発量を得るに必要な電子銃21の出力が8kwである
とする。そして、そのような混合比率を得るために要す
る各物質への電子ビームの照射時間は、第4図(ロ)の
左側に示すようにそれぞれ30ms(ミリ秒)、20ms、10ms
であるとする。この場合、蒸発比率設定器25には上記の
比率3:2:1が予め入力され、蒸発量設定器27には15Å/s
が入力されていることになる。
The set value of the evaporation amount of each evaporation material 4a, 4b, 4c is shown in FIG.
15a / s, 10% / s, 5% / s
Å / s, so their total value, the total evaporation, is 30Å
/ s, the set value of their mixing ratio is 3: 2: 1, and the output of the electron gun 21 required to obtain such an evaporation amount is 8 kw. The irradiation time of the electron beam to each substance required to obtain such a mixing ratio is 30 ms (millisecond), 20 ms, and 10 ms, respectively, as shown on the left side of FIG.
And In this case, the above-mentioned ratio 3: 2: 1 is input in advance to the evaporation ratio setting device 25, and 15Å / s is input to the evaporation amount setting device 27.
Has been entered.

いま、何等かの原因により、蒸発材料4bの蒸発量が
(b)欄に示すように8.5Å/sまで低下するような外乱
が継続的に生じたとすると、センサ23b、算出器24bによ
りそのことが検知され、比較器26によって各蒸発材料4
a,4b,4cの蒸発量の比率が3:1.7:1に変化して設定値と異
なったことが検知される。そのことが制御部30に出力さ
れると、制御部30は蒸発材料4bの蒸発量を増大させるべ
く電子銃電源29に対して蒸発材料4bに対する電子ビーム
の照射時間を延長するような制御信号を出力する。
Now, if for some reason disturbances such that the evaporation amount of the evaporation material 4b drops to 8.5Å / s as shown in the column (b) occur continuously, it is determined by the sensor 23b and the calculator 24b. Is detected, and each evaporating material 4 is
It is detected that the ratio of the evaporation amounts of a, 4b, and 4c changes to 3: 1.7: 1 and differs from the set value. When this is output to the control unit 30, the control unit 30 sends a control signal to the electron gun power supply 29 to extend the irradiation time of the electron beam to the evaporation material 4b in order to increase the amount of evaporation of the evaporation material 4b. Output.

蒸発材料4bに対する照射時間が延長されるに伴って、
蒸発材料4a,4cに対する電子ビームの照射間隔はそれぞ
れ大きくなり、その結果、4a,4cに対する照射時間を変
化させずともそれらの蒸発量は低下していくことにな
る。
As the irradiation time for the evaporation material 4b is extended,
The irradiation intervals of the electron beams to the evaporation materials 4a and 4c increase, respectively, and as a result, the evaporation amount of the evaporation materials 4a and 4c decreases without changing the irradiation time.

そして、第4図(ロ)の右側に示すように、蒸発材料
4bに対する照射時間が25msまで延長され、これに伴って
蒸発材料4aに対する電子ビームの照射間隔がそれまでの
30msから35msに、また蒸発材料4cに対する電子ビームの
照射間隔が50msから55msにそれぞれ変化した時点で、
(c)欄に示すように各蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量がそ
れぞれ14.4Å/s、9.6Å/s、4.8Å/sとなり、したがって
それらの蒸発量の比率が設定値である3:2:1に回復した
とする。
Then, as shown on the right side of FIG.
The irradiation time for 4b was extended to 25ms, and the irradiation interval of the electron beam to the evaporation material 4a was increased accordingly.
When the irradiation interval of the electron beam to the evaporation material 4c changed from 30 ms to 35 ms, and from 50 ms to 55 ms, respectively,
As shown in the column (c), the evaporation amounts of the evaporation materials 4a, 4b, and 4c are 14.4Å / s, 9.6Å / s, and 4.8Å / s, respectively. Therefore, the ratio of the evaporation amounts is the set value. : 2: 1

この時点では、各蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量の比率は
設定値に回復したものの、各蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量
はそれぞれ設定値より低下しており、当然ながらそれら
の合計値である全蒸発量も28.8Å/sとなって設定値30Å
/sより低下している。そこで、蒸発量比較器28は、蒸発
材料4aの蒸発量を設定値に回復させるべく電子銃21の出
力を増大させるように制御信号を制御部30に出力する。
これにより、電子銃21の出力が増大し、各蒸発量物質4
a,4b,4cの蒸発量は上記の比率を維持しながら均等に増
大していき、(d)欄に示すように電子銃21の出力が8.
3kwとなった時点で蒸発材料4aの蒸発量が設定値に回復
したとすると、同時に蒸発材料4b、蒸発材料4cの蒸発量
も自ずと設定値に回復し、以上により定常状態に復帰す
る。
At this time, although the ratio of the amount of evaporation of each of the evaporation materials 4a, 4b, 4c has recovered to the set value, the amount of evaporation of each of the evaporation materials 4a, 4b, 4c is lower than the set value. The total evaporation amount, which is the total value, is also 28.8Å / s, and the set value is 30Å
It is lower than / s. Therefore, the evaporation amount comparator 28 outputs a control signal to the control unit 30 so as to increase the output of the electron gun 21 to recover the evaporation amount of the evaporation material 4a to the set value.
As a result, the output of the electron gun 21 increases, and
The evaporation amounts of a, 4b, and 4c increase evenly while maintaining the above ratio, and the output of the electron gun 21 becomes 8. as shown in (d).
Assuming that the evaporation amount of the evaporation material 4a has recovered to the set value at the time when the pressure becomes 3 kw, the evaporation amounts of the evaporation material 4b and the evaporation material 4c also automatically recover to the set value, and return to the steady state.

なお、上記動作例では、各蒸発材料4a,4b,4cに対する
照射時間を調節することによる蒸発量の比率の制御と、
電子銃21の出力を調節することによる蒸発量の制御とが
個別に行なわれるかのように説明したが、実際にはそれ
らの制御は同時に進行するものである。
In the above operation example, control of the ratio of the amount of evaporation by adjusting the irradiation time for each evaporation material 4a, 4b, 4c,
Although it has been described that the control of the evaporation amount by adjusting the output of the electron gun 21 is performed individually, actually, the control proceeds simultaneously.

また、電子銃21の出力と各蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量
の比率とを同時に制御するようにしていることから、電
子銃21の出力制御を蒸発材料4aの蒸発量に基づいて行う
ことに代えて、蒸発材料4bあるいは蒸発材料4cの蒸発量
に基づいて制御しても良いし、あるいはそれら全ての蒸
発量の合計値に基づいて電子銃21の出力を制御すること
でも良く、いずれにしても同様の結果が得られる。
Further, since the output of the electron gun 21 and the ratio of the amount of evaporation of each of the evaporation materials 4a, 4b, and 4c are simultaneously controlled, the output of the electron gun 21 is controlled based on the amount of evaporation of the evaporation material 4a. Instead, the control may be performed based on the amount of evaporation of the evaporation material 4b or 4c, or the output of the electron gun 21 may be controlled based on the total value of all the evaporation amounts. Even so, a similar result is obtained.

また、同様の理由から、全ての蒸発材料4a,4b,4cに対
して電子ビームの照射時間を制御する必要はなく、いず
れか1つの蒸発材料に対する照射時間は固定しておいて
良い。その場合、上記実施例のように、蒸発量が最も多
い蒸発材料に対する照射時間を固定することが良い。
For the same reason, it is not necessary to control the irradiation time of the electron beam to all the evaporation materials 4a, 4b, 4c, and the irradiation time to any one of the evaporation materials may be fixed. In this case, it is preferable to fix the irradiation time for the evaporation material having the largest evaporation amount as in the above embodiment.

以上で説明した蒸発装置にあっては、一つのルツボ20
内に複数の蒸発材料4a,4b,4cを充填し、それら各蒸発材
料4a,4b,4cに対して電子ビームを順次照射して蒸発させ
るものであるので、従来の複数台の蒸発装置を用いる場
合に比して装置全体を簡略化でき、設備費を大幅に削減
することができるものである。また、この蒸発装置にお
ける制御装置22は、センサ23a,23b,23c、および算出器2
4a,24b,24cのみは複数必要であるものの、その他の蒸発
比率設定器25、蒸発比率比較器26、蒸発量設定器27、蒸
発量比較器28、制御部30、電子銃電源29はいずれも1台
で良く、それらの全てを複数台必要とする従来の蒸発装
置における制御装置より大幅に簡略化されたものとなっ
ており、この点においても設備費削減を図ることができ
るものである。
In the evaporator described above, one crucible 20
Is filled with a plurality of evaporating materials 4a, 4b, 4c, and each of the evaporating materials 4a, 4b, 4c is sequentially irradiated with an electron beam to evaporate. The entire apparatus can be simplified as compared with the case, and the equipment cost can be greatly reduced. The control device 22 in this evaporator includes sensors 23a, 23b, 23c, and a calculator 2
Although only a plurality of 4a, 24b and 24c are required, the other evaporation ratio setting unit 25, evaporation ratio comparator 26, evaporation amount setting unit 27, evaporation amount comparator 28, control unit 30, and electron gun power supply 29 are all A single unit is sufficient, and the control unit in the conventional evaporator which requires a plurality of all units is greatly simplified. In this respect, the equipment cost can be reduced.

また、この蒸発装置では、1台のルツボ20内に複数の
蒸発材料4a,4b,4cを充填するので、複数台のルツボ3a,3
b,3cを要する従来の場合に比して蒸発材料4a,4b,4cどう
しを接近配置することが可能であり、このため、各蒸発
材料4a,4b,4cの蒸気が広範囲にわたって均一に混合さ
れ、その結果、大きな基板6に対しても適用可能であ
り、また各蒸発材料4a,4b,4cの歩留まりも向上させるこ
とができるものである。
Also, in this evaporator, since a single crucible 20 is filled with a plurality of evaporation materials 4a, 4b, 4c, a plurality of crucibles 3a, 3c
It is possible to arrange the evaporation materials 4a, 4b, 4c closer to each other than in the conventional case requiring b, 3c, so that the vapors of the evaporation materials 4a, 4b, 4c are uniformly mixed over a wide range. As a result, the present invention can be applied to a large substrate 6 and can also improve the yield of each of the evaporation materials 4a, 4b, 4c.

そして、上記の制御装置22により、電子銃21の出力を
制御することで各蒸発材料4a,4b,4cの蒸発量を制御する
のみならず、各蒸発材料4a,4b,4cへの電子ビームの照射
時間を調節することでそれら蒸発量の比率を制御するよ
うにしたことにより、各蒸発材料4a,4b,4cの蒸気の混合
比率を常に最適に制御でき、その結果、良質かつ均一な
膜を形成できるとともに、安定した操業を行うことがで
きるものである。
The controller 22 controls the output of the electron gun 21 to control not only the amount of evaporation of each of the evaporation materials 4a, 4b, and 4c, but also the control of the electron beam to each of the evaporation materials 4a, 4b, and 4c. By controlling the ratio of the amount of evaporation by adjusting the irradiation time, the mixing ratio of the vapor of each evaporation material 4a, 4b, 4c can always be optimally controlled, and as a result, a high quality and uniform film can be obtained. It can be formed and can operate stably.

なお、上記実施例は、3種類の蒸発材料の混合蒸気に
よる成膜を行うイオンプレーティング装置に適用した場
合の例であるが、2種類あるいはさらに他種類の蒸発材
料を用いる場合においても全く同様に適用可能である
し、イオンプレーティング装置のみならず、真空蒸着装
置やイオンミキシング装置等の他の成膜装置に対しても
同様に適用できるものである。
The above embodiment is an example in which the present invention is applied to an ion plating apparatus that forms a film using a mixed vapor of three types of evaporation materials. However, the same applies to the case where two or more types of evaporation materials are used. The present invention can be applied to not only an ion plating apparatus but also other film forming apparatuses such as a vacuum evaporation apparatus and an ion mixing apparatus.

「発明の効果」 以上で詳細に説明したように、本発明の多元電子ビー
ム蒸発装置は、ルツボ内に複数の蒸発材料を充填し、そ
れら各蒸発材料に対して電子ビームを順次照射すること
で蒸発させるように構成したので、従来の複数台の蒸発
装置を用いる場合に比して装置全体を簡略化でき、設備
費を大幅に削減することができるとともに、それら蒸発
材料を接近配置することが可能であるので各蒸発材料の
蒸気が広範囲にわたって均一に混合され、その結果、大
きな基板に対しても適用可能であり、また各蒸発材料の
歩留まりも向上させることができる、という効果を奏す
る。
[Effects of the Invention] As described above in detail, the multi-element electron beam evaporator of the present invention fills a crucible with a plurality of evaporation materials and sequentially irradiates each of the evaporation materials with an electron beam. Since the apparatus is configured to evaporate, the entire apparatus can be simplified as compared with a case where a plurality of conventional evaporating apparatuses are used, and equipment costs can be significantly reduced. Since it is possible, the vapor of each evaporation material is uniformly mixed over a wide range, and as a result, it is applicable to a large substrate, and the yield of each evaporation material can be improved.

また、この蒸発装置における制御装置は、各蒸発材料
の蒸発量をそれぞれ検出する検出手段と、それぞれの蒸
発材料の蒸発量の比率を演算するとともに蒸発比率設定
値と比較することにより各蒸発材料への電子ビームの照
射時間を調節するための第1の比較器と、少なくともい
ずれか一つの蒸発材料の蒸発量を蒸発量設定値と比較す
ることにより電子銃の出力を調節するための第2の比較
器を備えた構成であるから、各蒸発材料の蒸気の混合比
率を常に最適に制御できる。
In addition, the control device in the evaporating device includes a detecting unit that detects the amount of evaporation of each evaporating material, and calculates the ratio of the amount of evaporation of each evaporating material, and compares the ratio with the set value of the evaporating material. A first comparator for adjusting the irradiation time of the electron beam, and a second comparator for adjusting the output of the electron gun by comparing the evaporation amount of at least one of the evaporation materials with the evaporation amount setting value. Since the configuration is provided with the comparator, the mixing ratio of the vapor of each evaporation material can always be optimally controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第4図は本発明の実施例を説明するための
図であって、第1図は本実施例の蒸発装置を備えたイオ
ンプレーティング装置の全体概略構成を示す側断面図、
第2図はその部分平面図、第3図は電子ビームの照射時
間と蒸発量との関係を表す図、第4図(イ),(ロ)は
いずれも制御装置の動作例を示す図である。 第5図は従来の蒸発装置を備えたイオンプレーティング
装置の全体概略構成を示す側断面図、第6図はその部分
平面図である。 1……真空槽、4a,4b,4c……蒸発材料、6……基板、20
……ルツボ、21……電子銃、21a……走査コイル、22…
…制御装置、23a,23b,23c……センサ、24a,24b,24c……
蒸発量算出器(蒸発量検出手段)、25……蒸発比率設定
器、26……蒸発比率比較器(第1の比較器)、27……蒸
発量設定器、28……蒸発量比較器(第2の比較器)、29
……電子銃電源、30……電子銃制御部。
1 to 4 are views for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a side sectional view showing an overall schematic configuration of an ion plating apparatus including an evaporator of the present embodiment;
FIG. 2 is a partial plan view, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the irradiation time of the electron beam and the amount of evaporation, and FIGS. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing an operation example of the control device. is there. FIG. 5 is a side sectional view showing the overall schematic configuration of an ion plating apparatus provided with a conventional evaporator, and FIG. 6 is a partial plan view thereof. 1. Vacuum chamber, 4a, 4b, 4c ... Evaporation material, 6 ... Substrate, 20
…… Crucible, 21 …… Electron gun, 21a …… Scanning coil, 22…
… Control device, 23a, 23b, 23c …… Sensor, 24a, 24b, 24c ……
Evaporation amount calculator (evaporation amount detection means), 25 evaporation ratio setting device, 26 evaporation ratio comparator (first comparator), 27 evaporation amount setting device, 28 evaporation amount comparator ( Second comparator), 29
... Electron gun power supply, 30 ... Electron gun control unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 14/00 - 14/58 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C23C 14/00-14/58

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数種類の蒸発材料が充填されるルツボ
と、そのルツボ内に充填された各蒸発材料に対して電子
ビームを順次照射する電子銃と、その電子銃の出力およ
び各蒸発材料への電子ビームの照射時間を調節するため
の制御装置を具備し、前記制御装置は、各蒸発材料の蒸
発量をそれぞれ検出する複数の蒸発量検出手段と、それ
ら各検出手段によって検出された各蒸発材料の蒸発量か
らそれらの比率を演算して予め設定された蒸発比率設定
値と比較する第1の比較器と、少なくともいずれか一つ
の蒸発材料の蒸発量を予め設定された蒸発量設定値と比
較する第2の比較器と、前記第1の比較器の比較結果に
基づいて各蒸発材料への電子ビームの照射時間を調節す
るとともに、前記第2の比較器の比較結果に基づいて前
記電子銃の出力を調節するための制御部を備えてなるこ
とを特徴とする電子ビーム多元蒸発装置。
1. A crucible filled with a plurality of types of evaporating materials, an electron gun for sequentially irradiating each of the evaporating materials filled in the crucible with an electron beam, an output of the electron gun and each evaporating material. A control device for adjusting the irradiation time of the electron beam, the control device includes a plurality of evaporation amount detection means for respectively detecting the evaporation amount of each evaporation material, and each evaporation amount detected by each of the detection means. A first comparator for calculating the ratio between the evaporation amounts of the materials and comparing the calculated ratio with a predetermined evaporation ratio set value; and a predetermined evaporation amount set value for at least one of the evaporation amounts of the evaporation material. A second comparator to be compared and an irradiation time of an electron beam to each evaporation material are adjusted based on a comparison result of the first comparator, and the electron beam is adjusted based on a comparison result of the second comparator. Adjust the power of the gun Electron beam multi-evaporator, characterized by comprising a control unit for.
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