JP5280149B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射電子トラップを備えた真空蒸着装置に関する。

真空蒸着装置は、真空チャンバ内に置かれた蒸発材料を加熱蒸発させ、蒸発粒子を基板に付着させるもので、光学レンズの反射防止膜等、幅広く成膜に使われている。

図１は真空蒸着装置の一概略例を示したものである。

図中１は真空チャンバで、排気通路２を通じて真空ポンプ３により排気される様に成っている。

前記真空チャンバ１の上壁中央には、基板４（４ａ，４ｂ，４ｃ，……）がセットされた基板ホルダ５がホルダ支持軸を介して取り付けられている。尚、図２は、図１のＡ−Ａ断面を示している。

前記真空チャンバ１の底壁に設けられた基台Ｂ中には、蒸発材料７を収容した坩堝８が設置されている。

又、前記基台Ｂ中には前記坩堝８に隣接して電子銃が設けられており、該電子からの電子ビームが偏向器（図示せず）により、例えば２７０゜偏向され、前記坩堝８に収容された蒸発材料７を衝撃する様に成されている。尚、前記電子銃９と坩堝８の間には、走査用コイル（図示せず）が設けられており、該電子銃から発生し、前記偏向器（図示せず）により２７０゜偏向された電子ビームＥＢが前記蒸発材料７上を走査する様に成されている。

図中１０は、前記坩堝８からの蒸発粒子の前記基板ホルダ５方向への飛散を遮蔽することが出来るシャッタで、支持棒１１及び回転軸１２を介してモータ等から成る駆動機構１３により回転可能に取り付けられている。

１４は、前記電子銃９からの電子ビームＥＢが前記蒸発材料７を衝撃することによって発生する反射電子ＲＥＢを捕獲することにより、該反射電子が前記基板４へ到達するのを防ぐための反射電子トラップである。

該反射電子トラップは、例えば、銅の如き導電性材料を箱形状、或いは平板状に形成したもので（図の場合は、箱形状）ある。詳説すれば、該反射電子トラップは、断面がＬ字状で該断面に垂直な方向の長さが反射電子を十分に捕獲出来る程度の長さを有する導電性材料を、反射電子が入射する方向に開口部が来る様に配置して成されている。或いは、断面がコの字状で該断面に垂直な方向の長さが反射電子を十分に捕獲出来る程度の長さを有する導電性材料を、反射電子が入射する方向に開口部が来る様に配置して成されている。そして、該反射電子トラップはアース電位にある前記真空チャンバ１に電気的に繋がれ、反射電子の軌道上に配置されている。

この様な構成の真空蒸着装置において基板上に成膜を行う場合、先ず、前記真空チャンバ１内を真空ポンプ３により真空排気する。

該真空チャンバ内が所定の真空度に達したら、前記電子銃９を作動させる。この時、既に、前記シャッタ駆動機構１３の作動により該シャッタは前記坩堝８と基板４との間、即ち、遮蔽位置に来ている。

前記電子銃９の作動により、該電子銃からの電子ビームＥＢは偏向器（図示せず）により２７０゜偏向され、前記坩堝８に収容されている蒸発材料７に当たる。そして、走査用コイル（図示せず）の働きにより、前記電子ビームＥＢは該蒸発材料７上を走査する。

この電子ビームの衝撃により、前記蒸発材料７は加熱され、やがて蒸発を始める。

この蒸発が安定したら、前記シャッタ駆動機構１３の作動により、前記シャッタ１０は坩堝８と基板４を結ぶライン上から大きく外れた位置に回転移動する。

該移動により、前記坩堝８からの蒸発粒子は前記基板４に到達し、これらの表面に薄膜状に付着する。

この様な基板への成膜の際、前記蒸発材料７への電子ビーム衝撃により、電子ビームの一部が該蒸発材料の表面で反射する。もし、この様な反射電子が前記基板４に達したり、前記真空チャンバ１の内壁に達すると、該基板やチャンバ内壁が損傷する恐れがある。又、前記基板４が樹脂製の場合には、反射電子が当たることにより蒸発粒子の密着性が低下したり、膜質の低下（例えば、反射防止性の低下の如き光学的損失）が発生する。

そこで、反射電子の軌道上に前記反射電子トラップ１４が設けられており、前記反射電子は該反射トラップに捕獲され、該反射電子トラップに溜まった電荷はアースに流れる。

特開昭６３− ５０４６１号公報 特開平 ３− ７９７５８号公報 特開平 ６− ９３４３１号公報 特開平 ８−２６０１４４号公報 特開２００３−１９３２２１号公報

さて、前記反射電子トラップ１４の内面に反射電子が衝突した時に、該衝突面に捕獲されずに跳ね返るものがある。該跳ね返った反射電子の内、該反射電子トラップ外に出て行き、前記真空チャンバ内壁や基板４に達するものが少なくない。

本発明は、この様な問題を解決する新規な真空蒸着装置を提供することを目的とする。

本発明の真空蒸着装置は、真空チャンバ内において、坩堝内に収容された蒸発材料に電子ビームを照射し、該照射により蒸発した粒子を被膜部材に付着させる様に成し、前記真空チャンバ内に、前記蒸発材料で反射した電子ビームを捕獲するための反射電子トラップを設けた真空蒸着装置において、前記反射電子トラップは、反射電子が入射する開口部を有する箱状の形状を成しており、反射電子を偏向させる磁界をその箱の内部に発生させるための磁極と、磁界により偏向された反射電子が入射する面に配置される電子吸収体とを有することを特徴とする。

本発明では、反射電子トラップは、反射電子が入射する開口部を有する箱状の形状を成しており、反射電子を偏向させる磁界をその箱の内部に発生させるための磁極と、磁界により偏向された反射電子が入射する面に配置される電子吸収体で成しているので、反射電子トラップの開口部を通って最初に衝突した内面に捕獲されずに跳ね返るものがあっても、該跳ね返った反射電子は同じ反射電子トラップの別の内面に衝突して捕獲される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図３は本発明の真空蒸着装置の一概略例を示したものである。図中、図１及び図２で使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。

図３に示す真空蒸着装置が前記図１に示す真空蒸着装置と異なる所は、主に、反射電子トラップ２１の構造である。

図４は該反射電子トラップの詳細を示すもので、全体としては図１に示す反射電子トラップの様に箱形状を成しており、上面と下面はそれぞれ非磁性材料で作製された上面板２５と下面板２６で成され、両側面はそれぞれ磁性材料で作製されたヨーク板２７と２８で成され、底面は非磁性材料で作製された底面板２９で成されている。

又、前記底面板２９の裏側で前記下面板２６上には、磁性材料で作製されたヨーク板と密着した永久磁石３０が取り付けられている。

尚、この様な構造の反射電子トラップ２１を基台B上に設置する場合、開口部が坩堝８側に向く様に、且つ、電子銃９の偏向磁場の影響を受けない距離を取る様にする。

この様な構成の真空蒸着装置において基板上に成膜を行う場合、先ず、前記真空チャンバ１内を真空ポンプ３により真空排気する。

該真空チャンバ内が所定の真空度に達したら、前記電子銃９を作動させる。この時、既に、前記シャッタ駆動機構１３の作動により該シャッタは前記坩堝８と基板４との間、即ち、遮蔽位置に来ている。

前記電子銃９の作動により、該電子銃からの電子ビームＥＢは偏向器（図示せず）により２７０゜偏向され、前記坩堝８に収容されている蒸発材料７に当たる。そして、走査用コイル（図示せず）の働きにより、前記電子ビームＥＢは該蒸発材料７上を走査する。

この電子ビームの衝撃により、前記蒸発材料７は加熱され、やがて蒸発を始める。

この蒸発が安定したら、前記シャッタ駆動機構１３の作動により、前記シャッタ１０は坩堝８と基板４を結ぶライン上から大きく外れた位置に回転移動する。

該移動により、前記坩堝８からの蒸発粒子は前記基板４に到達し、これらの表面に薄膜状に付着する。

この様な基板への成膜の際、前記蒸発材料７への電子ビーム衝撃により、電子ビームの一部が該蒸発材料の表面で反射する。

該反射電子は、その軌道上に配置された反射電子トラップ２１の開口部に入射する。

この時、前記永久磁石３０からの磁束により前記ヨーク板２７と２８の間には、該ヨーク板２７をN極、２８をS極とする平行磁界が形成されている。
従って、前記反射電子トラップ２１の開口部を通過した反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって前記下面板２６側に偏向され、該下面板に衝突する。

この際、該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記底面板２９側に偏向され、該底面板に衝突する。

殆どの反射電子は、該二回目の衝突によりエネルギーを消失し、該衝突面に捕獲されてしまう。

尚、該二回目の衝突によっても該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子があっても、その電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記上面板２５側に偏向され、該上面板に衝突し、著しくエネルギーを消失して、該衝突面に捕獲されてしまう。

尚、前記永久磁石３０のＮ極の位置とＳ極の位置が逆になる様に該永久磁石を前記ヨーク板２７と２８に密着させ、該ヨーク板２８をＳ極、２７をＮ極とする平行磁界が形成した場合には、前記反射電子トラップ２１の開口部を通過した反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって前記上面板２５側に偏向され、該上面板に衝突する。この際、該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記底面板２９側に偏向され、該底面板に衝突する。該二回目の衝突によっても該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子があっても、その電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記下面板２６側に偏向され、該下面板に衝突し、著しくエネルギーを消失して、該衝突面に捕獲されてしまう。

又、前記反射電子トラップ２１の上面と下面をヨーク板で成し、両側面を非磁性の板で成し、上面を成すヨーク板がＳ極、下面を成すヨーク板がＮ極に成る平行磁界を形成した場合には、前記反射電子トラップ２１の開口部を通過した反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって前記左側面方向に偏向され、該左側面板に衝突する。この際、該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記底面板２９側に偏向され、該底面板に衝突する。該二回目の衝突によっても該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子があっても、その電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記右側面方向に偏向され、該右側面板に衝突し、著しくエネルギーを消失して、該衝突面に捕獲されてしまう。

更に、前記反射電子トラップ２１の上面と下面をヨーク板で成し、両側面を非磁性の板で成し、上面を成すヨーク板がＮ極、下面を成すヨーク板がＳ極に成る平行磁界を形成した場合には、前記反射電子トラップ２１の開口部を通過した反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって前記右側面方向に偏向され、該右側面板に衝突する。この際、該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記底面板２９側に偏向され、該底面板に衝突する。該二回目の衝突によっても該衝突面に捕獲されずに跳ね返った反射電子があっても、その電子は、フレミングの左手の法則に基づき、前記平行磁界によって、今度は、前記左側面方向に偏向され、該左側面板に衝突し、著しくエネルギーを消失して、該衝突面に捕獲されてしまう。

尚、前記反射電子トラップ２１を黒鉛（炭素）等の原子番号の小さい金属で成したり、或いは、この様な原子番号の小さい金属で該反射電子トラップの表面を覆う様にすれば、反射電子が衝突しても電子の後方散乱が起き難く、反射電子捕獲率向上をより確実なものに出来る。

又、該反射電子の衝突確率を高めて多重散乱を増やすために、前記反射電子トラップ２１の内壁面を凹凸のある構造にしても良い。

真空蒸着装置の一概略例を示している。 図１のＡ−Ａ断面を示す一概略例を示す。 本発明の真空蒸着装置の一概略例を示している。 図３で示されている反射電子トラップの一詳細例を示している。

符号の説明

１…真空チャンバ
２…排気通路
３…真空ポンプ
４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，…）…基板
５…基板ホルダ
６…ホルダ支持軸
７…蒸発材料
８…坩堝
９…電子銃
１０…シャッタ
１１…支持棒
１２…回転軸
１３…シャッタ駆動機構
１４…反射電子トラップ
２１…反射電子減衰器
２５…上面板
２６…下面板
２７…ヨーク板
２８…ヨーク板
２９…底面板
３０…永久磁石

Claims (3)

1. 真空チャンバ内において、坩堝内に収容された蒸発材料に電子ビームを照射し、該照射により蒸発した粒子を被膜部材に付着させる様に成し、前記真空チャンバ内に、前記蒸発材料で反射した電子ビームを捕獲するための反射電子トラップを設けた真空蒸着装置において、前記反射電子トラップは、反射電子が入射する開口部を有する箱状の形状を成しており、反射電子を偏向させる磁界をその箱の内部に発生させるための磁極と、磁界により偏向された反射電子が入射する面に配置される電子吸収体とを有することを特徴とする真空蒸着装置。
2. 前記磁極が箱の両側面を形成していることを特徴とする請求項１記載の真空蒸着装置。
3. 前記電子吸収体で反射した反射電子が入射する面にも電子吸収体を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空蒸着装置。

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