JPH0266166A - 電子ビーム加熱成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野１ 本発明は電子ビーム加熱成膜方法に関する。本発明の電
子ビーム加熱成膜方法はたとえば、真空蒸着法やイオン
ブレーティング法に適用することができる。

［従来の技術］ 従来の電子ビーム加熱を採用する真空Ｓ着払やイオンブ
レーティング法などの電子ビーム加熱成膜法では、電子
ビームで蒸発源の蒸発面を２次元走査して加熱し、蒸発
粒子を蒸発させて被成膜部材表面に蒸着させる。そして
、蒸着膜の成膜速度を検出して、検出した成膜速度によ
りビーム電流を制御して成膜速度を一定化していた。即
ち、この方法では、成膜速度が低下すればビーム電流を
増加して蒸発粒子墓を増やし、成膜速度が増加すればビ
ーム電流を減少して蒸発粒子番を減らし、常に蒸発速度
即ら成膜速度を一定化している。なお、ビーム電流が一
定であるにもかかわらず、成膜速度が変化するのは、蒸
発の進行により蒸発点近傍における蒸発源表面の形状や
組成が微妙に変化するためである。従って、この方法で
は、定ビーム電流で加熱を実施する従来の他の電子ビー
ム加熱成膜法に較べて、蒸発源の物理的、化学的条件が
変化しても成膜速度の変動が少なく、例えば一定速度で
移動する長尺材料表面に成膜する場合などにおいて好都
合であった。

［発明が解決しようとする：！題〕 しかしながら、ヒ記した従来の電子ビーム加熱成膜方法
は、用途によっては成膜速度の均一性が不十分であると
いう問題があった。

この原因はまだわかっていないが、ビーム電流の変化に
よって蒸発面各部に与えられる加熱熱量が２次元的にば
らつき、その結果として２次元的な微小凹凸が蒸発面に
生じ、このような微小凹凸により蒸発粒子の蒸発方向が
変ったりすることもその一因と思われる。

例えば、蒸発そのものは蒸発源の既加熱領域全体から生
ずるから、既加熱領域全体からの蒸発量が少し減りそれ
を相殺するためにビーム電流を少し増加する場合につい
て考える。この場合、ビーム１４流の増加後の増加ビー
ム′Ｉ！ｉ流照射領域の蒸発ωは前記蒸発ａ減少を相殺
する必要のために基準蒸発量より大きくなり、その結果
として、この増加ビームＮ流照射領域は深く掘られる。

また、逆ケースでは、ビーム電流が減少した後の減少ビ
ーム電流照射領域の蒸発量は基準蒸発量よりも小さくな
り、その結果として、この減少ビーム電流照射領域は浅
く掘られる。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、成
膜均一性に秀れた電子ビーム加熱成膜方法を提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電子ビーム加熱成膜方法は、蒸発源の蒸発面を
電子ビームにより走査、加熱して蒸発させた蒸発粒子を
被成膜部材表面に蒸着して成膜する電子ビーム加熱成膜
方法において、被成膜部材表面に形成される蒸！ａ膜の
成膜速度を横出し、検出された前記成膜速度に応じてビ
ーム電流および走査速度をあり御することを特徴とする
。

本発明の電子ビーム加熱成膜方法は、真空蒸着法やイオ
ンブレーティング法に適用可能である。

電子ビームの走査は、蒸発源の蒸発面の２次元走査を意
味する。２次元走査法としては通常のラスクスキャンが
好適であるがヘリカルスキャンなどの他のスキャンを採
用することもできる。

［実施例］ 本発明の電子ビーム加熱成膜方法の一実施例を、図面に
より説明する。

実施に用いたイオンブレーティング装置のブロック図を
第１図に示す。

このイオンブレーティング装置は、成膜部１と、成膜速
度検出装置を構成する膜厚モニター２と、膜厚モニタ２
の出力信号によってビーム電流及び走査′ａｌ！流を制
御して蒸発量部ら成膜速度を調節する制ｍ＋装置３とか
ら構成されている。

成膜部１は、排気装Ｍ（図示せず）に連結された真空容
器１１と、真空容器１１内部に載置されたるつは１２と
、るつぼ１２の側方に設けられた電子銃１３及び偏向コ
イル１４と、るつぼ１２の上方に設けられた基板ホルダ
１５と、るつぼ１２と基板ホルダ１５との間に設けられ
たシセッター１６とからなる。るつぼ１２にはその上面
に３０ｍｍｘ３Ｑｍｍの正方形の蒸発面をもつＩＴＯペ
レット１００が入れられており、基板ホルダ１５には被
成膜部材として３０ｍｍｘ３０ｍｍの正方形のガラス板
２００がるつは１２に対向するように配設されている。

膜厚モニタ２は、真空装置１１内の基板ホルダ１５の側
方に配設されている。膜厚モニタ２はるつぼ１２に向い
て配設された測定子２１と、真空装［１２の外部に設け
られた計測部２２とから構成されている。測定子２１は
水晶振動子（図示せず）を内蔵しており、蒸着粒子の蒸
着による水晶振動子の固有振動周波数の変化を計測部で
計算して蒸着膜厚さや成膜速度を検出するものである。

制ｍ装Ｗ１３は、走査電流制御回路３１と、偏向電流安
定化回路３２と、ビーム電流ｉｌｌ　Ｉ１１回路３３と
、加速電圧安定化回路３４と、蒸発コントローラ３５と
からなる。走査電流−１１［１回路３１は偏向コイル１
４に流れる走査Ｎ流を制御して電子ビームをＸ、Ｙ走査
する回路である。偏向電流安定化回路３２は、電子銃１
３から出たビーム電流をほぼ１８０１！Ｉｌａ向させて
蒸発面のほぼ中央に衝突させるため（ｇＡ向ココイル１
４一つに所定のＤＣ電流を供給する回路である。ビーム
電流制御回路３３はビーム′Ｒ′ｖＬを制御する回路で
ある。加速電圧安定化回路１４は電子銃１３に加える加
速電圧を安定化させる回路である。ちなみに、るつぼ１
２はアースされており、基板ホルダ１５には一５００ｖ
のＤＣバイアス電圧が印加されている。蒸発コン１−ロ
ーラ１５は、膜厚モニタ２の計測部２２から得た成膜速
度により、最適な走査？！流確及びビーム電流値を求め
てそれにより走査電流制御回路３１及びビーム電流制御
回路３３を制御する回路である。

蒸着条件は、０２ガス雰囲気で真空度４．０×０．０１
Ｐａ、ガラス板２００の温度３００℃、Ｒ「出力電力２
００Ｗ、加速電圧１０ｋＶ、基準のビーム電流８０ｍＡ
、成膜速度０，５ｎｍ／５ｅｃｒあり、厚さ５００ｎｍ
のＩＴＯ（インデイラム・ティン・オキサイド）膜をガ
ラス板２００上に蒸着した。第３図に示すＩＴＯベレッ
ト１００（蒸発源）の直径は４５ｍｍ１蒸発面１０１の
一辺は３０ｍｍである。また基準の走査速度は蒸発面１
０１全体を約２０分で走査する速度に設定されている。

以下、本実施例の制御方法を実現するＩＩＩ　ｔｉｌｌ
装置３の動作を、第２図のフローチャートにより具体的
に説明する＠ まず電源投入とともに初期設定しまた各部が所定温度に
達するまで待機した模で成膜部１を作動させ（Ｓ１ン、
次いで成膜速度を取り込み（Ｓ３）、取込んだ成膜速度
の変動からそれを補償するための最適な走査電流及びビ
ームＭ流値を算出しくＳ５）、算出値に基づいて走査電
流及びビーム電流を制御しく８７．８９）、８３に戻っ
て以下これを繰返す。

ここで、ビームＮ流及び走査Ｎ流の制御は以下のように
して行なわれる。

成膜速度の減少を検出した場合には、ビーム電流を増加
し、走査速度を増加する。その結果、ビーム電流の増加
によりｄＱ／ｄｔ（単位時間当たりの加熱熱量）は増加
するが、走査電流の増加によるＸ、Ｙ両方向への走査速
度ｖ−ｄＬ／ｄｔも増加する。ただし、しは走査方向へ
の距離である。

従って、ビーム電流及び走査速度の増加により、ｄＱ／
ｄＬはｄＱ／ｄｔはど増加せず、蒸発面各部における加
熱熱量分布のばらつきは軽減される。

なお、走査速度が増加すると、冷たい新規蒸発面の走査
量が増加するので、冷たい新規蒸発面を予熱するための
余分のビーム電流成分の増加は必要である。

逆に、成膜速度の増加を検出した場合には、ビーム電流
を減少し、走査速度を減少する。その結果、ビーム電流
の減少によりｄＱ／ｄｔ（単位時間当たりの加熱熱量、
ｄｔは単位時間）は減少するが、走査電流の減少による
Ｘ、Ｙ両方向への走査速度ｖ−ｄＬ／ｄｔも減少する。

従って、ビーム電流及び走査速度の減少により、ｄＱ／
ｄＬはｄＱ／ｄｔはど減少せず、蒸発面各部における加
熱熱量分布のばらつきは軽減される。

なお、走査速度が減少すると、冷たい新規蒸発面の走査
量が減少するので、冷たい新規蒸発面を予熱するための
余分のビーム電流成分の減少が必要である。

このようにして得られたＩＴＯ膜の成膜速度は０．５　
ｎ　ｍ　／　ｓ　ｅ　Ｃ±５％以内とすることができた
。それに対し、走査電流制御行なわずにビー・ム電流制
罪だけを行なう従来方法では、±１５％もの成膜速度の
ばらつきが発生することがあった。

実施例２ 蒸着されたＩＴＯ膜の厚さを１１００ｎ、基準走査速度
を約３倍とし基準成Ｓ速度をＱ、５ｎｍ／ＳｅＧ、蒸発
面１０１全体を１０分で走査した他は、前記した実施例
１と同じ条件で成膜を実施した。そして、３分２０秒の
成膜の模でガラス板２００を取替えた。

本実施例によれば、３枚のガラス板２００に同じ膜厚で
同じシート抵抗のＩＴＯ膜を形成でき、従来のようにガ
ラス板２００を取替える毎にＩＴＯペレット１００を取
替えずに済み、■ＴＯベレット１００の使用量を低減す
ることができた。

し発明の効果〕 以上説明したように本発明の電子ビーム加熱成膜方法は
、検出された成膜速度により走査速度とビーム電流値 荒れが少なくでき、その結果として、成膜速度の均−化
に有効である。

また、蒸発面の荒れが少ないので、蒸発粒子の蒸発方向
が特定方向に集中するのを防止でき、更に、蒸発源の取
替え頻度を減らすことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に使用されるイオンブレーテ
ィング装置のブロック図である。第２図は第１図に示す
制御装置３の動作を示すフローチャートである。第３図
は蒸発源を構成するＩＴＯペレッｌ−１００の平面図で
ある。 特許出願人　トヨタ自ｅ車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸発源の蒸発面を電子ビームにより走査、加熱し
   て蒸発させた蒸発粒子を被成膜部材表面に蒸着して成膜
   する電子ビーム加熱成膜方法において、 被成膜部材表面に形成される蒸着膜の成膜速度を検出し
   、検出された前記成膜速度に応じてビーム電流および走
   査速度を制御することを特徴とする電子ビーム加熱成膜
   方法。