JPH04231458A - 電子ビーム蒸発源 - Google Patents
電子ビーム蒸発源Info
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- JPH04231458A JPH04231458A JP3113630A JP11363091A JPH04231458A JP H04231458 A JPH04231458 A JP H04231458A JP 3113630 A JP3113630 A JP 3113630A JP 11363091 A JP11363091 A JP 11363091A JP H04231458 A JPH04231458 A JP H04231458A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
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-
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
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- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、るつぼに収容された蒸
発剤を電子ビームにより蒸発させ、基質上に堆積させる
ための電子ビーム蒸発源に関する。より詳細には、本発
明は、約２７０度の円弧を通って、るつぼに垂直に偏向
させられ、次いで蒸発剤の頂面上の所定の地点において
衝突するように水平面内を偏向させられて、十分に蒸発
剤を活用することができる電子ビーム蒸発源に関する。
発剤を電子ビームにより蒸発させ、基質上に堆積させる
ための電子ビーム蒸発源に関する。より詳細には、本発
明は、約２７０度の円弧を通って、るつぼに垂直に偏向
させられ、次いで蒸発剤の頂面上の所定の地点において
衝突するように水平面内を偏向させられて、十分に蒸発
剤を活用することができる電子ビーム蒸発源に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでは、集積回路の製造や光学レン
ズのコーティングなどに際して、基質上に金属材料また
は非金属材料を堆積させるために用いられる電子ビーム
蒸発源が提供されてきた。一般的な電子ビーム蒸発源は
、蒸発させる材料（このような材料は「蒸発剤」と通常
呼ばれている）を収容するるつぼと、２７０度の円弧を
通って垂直にるつぼ内に偏向させられる電子ビームガン
のエミッタから発射される電子ビームとを備えている。 電子ビームは横方向の磁界によって垂直方向に偏向させ
られる。この横方向の磁界は、るつぼの反対側に取り付
けられ、永久磁石によって横方向に連結されている一対
の細長い極部材によりつくられるものである。電子ビー
ムガンは極部材と連結しているカバープレートの直下に
配置されており、これによって、蒸発剤がエミッタ上に
散乱することを防止している。
ズのコーティングなどに際して、基質上に金属材料また
は非金属材料を堆積させるために用いられる電子ビーム
蒸発源が提供されてきた。一般的な電子ビーム蒸発源は
、蒸発させる材料（このような材料は「蒸発剤」と通常
呼ばれている）を収容するるつぼと、２７０度の円弧を
通って垂直にるつぼ内に偏向させられる電子ビームガン
のエミッタから発射される電子ビームとを備えている。 電子ビームは横方向の磁界によって垂直方向に偏向させ
られる。この横方向の磁界は、るつぼの反対側に取り付
けられ、永久磁石によって横方向に連結されている一対
の細長い極部材によりつくられるものである。電子ビー
ムガンは極部材と連結しているカバープレートの直下に
配置されており、これによって、蒸発剤がエミッタ上に
散乱することを防止している。
【０００３】この電子ビーム蒸発源を応用したもののう
ち重要なものに分子線エピタキシ（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ ）がある。これ
は、超高真空度、すなわち真空度１０−８トル及びそれ
以下の下において、蒸発剤の薄い層をゆっくりと、かつ
一定に基質上に堆積させるものである。このＭＢＥによ
る堆積は、半導体の接合点において一定のドーピング層
をつくる際に、あるいは多層集積回路をつくる際に用い
られる。電子ビーム蒸発源のもう一つの重要な応用例は
光学レンズの製造である。この応用例においては、多く
の蒸発剤の薄く均質な層が高真空度、すなわち真空度１
０−７トル及びそれ以上の下においてレンズに堆積され
る。これら二つの応用例においては、大きなるつぼ、一
般的には１５０ｃｃまたはそれ以上の堆積を有するるつ
ぼが使用される。ＭＢＥ法の場合において大きなるつぼ
を用いるのは、次のような理由による。すなわち、ＭＢ
Ｅ法においては、超高真空度を得るためには約２週間の
期間を通常要する。このため、蒸発剤が十分に活用され
ない前に、製造を中止し、再びるつぼを満たすのは実際
的ではないという理由である。 光学レンズの製造技術においても、堆積させるべき蒸発
剤の量が多いことから大きなるつぼを用いる必要がある
。
ち重要なものに分子線エピタキシ（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ ）がある。これ
は、超高真空度、すなわち真空度１０−８トル及びそれ
以下の下において、蒸発剤の薄い層をゆっくりと、かつ
一定に基質上に堆積させるものである。このＭＢＥによ
る堆積は、半導体の接合点において一定のドーピング層
をつくる際に、あるいは多層集積回路をつくる際に用い
られる。電子ビーム蒸発源のもう一つの重要な応用例は
光学レンズの製造である。この応用例においては、多く
の蒸発剤の薄く均質な層が高真空度、すなわち真空度１
０−７トル及びそれ以上の下においてレンズに堆積され
る。これら二つの応用例においては、大きなるつぼ、一
般的には１５０ｃｃまたはそれ以上の堆積を有するるつ
ぼが使用される。ＭＢＥ法の場合において大きなるつぼ
を用いるのは、次のような理由による。すなわち、ＭＢ
Ｅ法においては、超高真空度を得るためには約２週間の
期間を通常要する。このため、蒸発剤が十分に活用され
ない前に、製造を中止し、再びるつぼを満たすのは実際
的ではないという理由である。 光学レンズの製造技術においても、堆積させるべき蒸発
剤の量が多いことから大きなるつぼを用いる必要がある
。
【０００４】どのような電子ビーム蒸発源においても、
電子ビームは蒸発剤に対する電子ビームの衝突地点にお
いて蒸発剤を貫通する。この傾向は、蒸発剤がシリカの
ような昇華する材料である場合には特に著しい。このた
め、るつぼ内の蒸発剤を十分に活用するために、特に前
述の応用例において用いる大きなるつぼにおいては、電
子ビームは水平面、すなわち極部材と直角をなす平面、
より正確にはるつぼを越えて延びている平面内において
偏向される。かかる偏向は、電子ビームの蒸発剤への衝
突地点を選択的に決めるため、所定の方法により行われ
る。この目的のため、先行技術では、電子ビームガンの
エミッタに隣接して配置したＵ字形の電磁石を用いて電
子ビームの電磁気による偏向を行っていた。電磁石は、
水平面内において電子ビームを偏向するために、差動的
に付勢される。
電子ビームは蒸発剤に対する電子ビームの衝突地点にお
いて蒸発剤を貫通する。この傾向は、蒸発剤がシリカの
ような昇華する材料である場合には特に著しい。このた
め、るつぼ内の蒸発剤を十分に活用するために、特に前
述の応用例において用いる大きなるつぼにおいては、電
子ビームは水平面、すなわち極部材と直角をなす平面、
より正確にはるつぼを越えて延びている平面内において
偏向される。かかる偏向は、電子ビームの蒸発剤への衝
突地点を選択的に決めるため、所定の方法により行われ
る。この目的のため、先行技術では、電子ビームガンの
エミッタに隣接して配置したＵ字形の電磁石を用いて電
子ビームの電磁気による偏向を行っていた。電磁石は、
水平面内において電子ビームを偏向するために、差動的
に付勢される。
【０００５】水平面内において電子ビームを偏向させる
ことの問題点は、蒸発剤の頂面に電子ビームを衝突させ
る衝突領域がその衝突領域の位置によって歪むことであ
る。このような電子ビームの歪みが生じるのは、２７０
度の円弧を通って電子ビームを垂直方向に偏向させる磁
界と、電子ビームを水平面内において偏向させるために
用いるＵ字形電磁石による磁界とに非均質性があるため
である。このような問題が生じる結果、電子ビームの衝
突地点におけるパワー密度、ひいては蒸発率は衝突領域
の位置に応じて変化することになる。この問題は、堆積
層の厚さにおける均質性が要求されるＭＢＥや光学レン
ズのコーティングにおいては、特に重要である。このた
め、従来技術においては、蒸発率が一定になるように、
比較的複雑なモニターシステムを用いて蒸発剤の蒸発率
をモニターし、それに応じて電子ビームの各位置毎に電
子ビームのパワー強度を調節している。
ことの問題点は、蒸発剤の頂面に電子ビームを衝突させ
る衝突領域がその衝突領域の位置によって歪むことであ
る。このような電子ビームの歪みが生じるのは、２７０
度の円弧を通って電子ビームを垂直方向に偏向させる磁
界と、電子ビームを水平面内において偏向させるために
用いるＵ字形電磁石による磁界とに非均質性があるため
である。このような問題が生じる結果、電子ビームの衝
突地点におけるパワー密度、ひいては蒸発率は衝突領域
の位置に応じて変化することになる。この問題は、堆積
層の厚さにおける均質性が要求されるＭＢＥや光学レン
ズのコーティングにおいては、特に重要である。このた
め、従来技術においては、蒸発率が一定になるように、
比較的複雑なモニターシステムを用いて蒸発剤の蒸発率
をモニターし、それに応じて電子ビームの各位置毎に電
子ビームのパワー強度を調節している。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】以下に述べるように、本発明
は、衝突領域をいかなる位置に選択しても電子ビームの
衝突領域の大きさが一定に維持されるような電子ビーム
蒸発源を提供することによって、水平面内における電子
ビームの偏向に伴って生じる蒸発率が異なるという問題
を解決するものである。衝突領域の大きさはほぼ一定に
保たれるので、電子ビームが蒸発剤に衝突するときの衝
突地点における電子ビームのパワー強度は、蒸発剤の蒸
発率と同様に、一定に保たれる。
は、衝突領域をいかなる位置に選択しても電子ビームの
衝突領域の大きさが一定に維持されるような電子ビーム
蒸発源を提供することによって、水平面内における電子
ビームの偏向に伴って生じる蒸発率が異なるという問題
を解決するものである。衝突領域の大きさはほぼ一定に
保たれるので、電子ビームが蒸発剤に衝突するときの衝
突地点における電子ビームのパワー強度は、蒸発剤の蒸
発率と同様に、一定に保たれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子ビーム
蒸発源は、蒸発剤を収容するるつぼと、電子ビームガン
手段と、一対の極部材と、磁石位置決め手段とを有する
。電子ビームガン手段は、衝突領域において蒸発剤と衝
突し、蒸発剤を蒸発させる電子ビームを発生させる。 極部材はるつぼの反対側に沿って配置されており、磁界
手段は極部材と横方向に連結しており、この極部材を通
る磁界を発生させ、電子ビームを垂直方向に向けて約２
７０度の円弧を通らせてるつぼ内部に送る。磁石位置決
め手段は水平面内において電子ビームを選択的に偏向さ
せ、電子ビームの蒸発剤に対する衝突領域を変化させ、
蒸発剤を十分に活用できるようにする。
蒸発源は、蒸発剤を収容するるつぼと、電子ビームガン
手段と、一対の極部材と、磁石位置決め手段とを有する
。電子ビームガン手段は、衝突領域において蒸発剤と衝
突し、蒸発剤を蒸発させる電子ビームを発生させる。 極部材はるつぼの反対側に沿って配置されており、磁界
手段は極部材と横方向に連結しており、この極部材を通
る磁界を発生させ、電子ビームを垂直方向に向けて約２
７０度の円弧を通らせてるつぼ内部に送る。磁石位置決
め手段は水平面内において電子ビームを選択的に偏向さ
せ、電子ビームの蒸発剤に対する衝突領域を変化させ、
蒸発剤を十分に活用できるようにする。
【０００８】磁石偏向手段は、２対の反対極からなる電
磁石を一組として有する四角極を備えている。この２対
の電磁石は正方形状に端部と端部とが接着されており、
電子ビームが２対の電磁石の間を通過するように配置さ
れている。２対の電磁石は、一方の対の電磁石が電子ビ
ームを第一の方向、すなわち極部材に平行な方向に偏向
させるように作用し、他方の対の電磁石が電子ビームを
第二の方向、すなわち極部材と交差する方向に偏向させ
るように作用するように、結合され、配置されている。 この結果、電磁石はほぼ均一な偏向磁界を発生させ、電
子ビームを水平に偏向させ、衝突領域が位置変えされた
ときの該衝突領域の歪みを防止する。
磁石を一組として有する四角極を備えている。この２対
の電磁石は正方形状に端部と端部とが接着されており、
電子ビームが２対の電磁石の間を通過するように配置さ
れている。２対の電磁石は、一方の対の電磁石が電子ビ
ームを第一の方向、すなわち極部材に平行な方向に偏向
させるように作用し、他方の対の電磁石が電子ビームを
第二の方向、すなわち極部材と交差する方向に偏向させ
るように作用するように、結合され、配置されている。 この結果、電磁石はほぼ均一な偏向磁界を発生させ、電
子ビームを水平に偏向させ、衝突領域が位置変えされた
ときの該衝突領域の歪みを防止する。
【０００９】四角極を備えていても、電子ビームが水平
に第一の方向に、かつ電子ビームガン手段から離れる方
向に偏向するときに衝突領域は長く延びる。この衝突領
域の延長化を防止するため、極部材は所定の厚さと所定
の間隔をもって形成されており、これによって、電子ビ
ーム蒸発源の上方の磁界の束密度における垂直勾配を減
少させるようにしている。
に第一の方向に、かつ電子ビームガン手段から離れる方
向に偏向するときに衝突領域は長く延びる。この衝突領
域の延長化を防止するため、極部材は所定の厚さと所定
の間隔をもって形成されており、これによって、電子ビ
ーム蒸発源の上方の磁界の束密度における垂直勾配を減
少させるようにしている。
【００１０】しかしながら、極部材は、第二方向におけ
る電子ビームの水平偏向の極端な横方向位置における衝
突領域において尾部領域を形成する。この問題は、一端
において約４５度の角度で極部材に連結している一対の
表面双極子によって解決することができる。表面双極子
は、電子ビームの円弧の垂直位置にあるときに、一対の
表面双極子の他方の端部の間を電子ビームが通過するよ
うに、極部材に沿って配置される。
る電子ビームの水平偏向の極端な横方向位置における衝
突領域において尾部領域を形成する。この問題は、一端
において約４５度の角度で極部材に連結している一対の
表面双極子によって解決することができる。表面双極子
は、電子ビームの円弧の垂直位置にあるときに、一対の
表面双極子の他方の端部の間を電子ビームが通過するよ
うに、極部材に沿って配置される。
【００１１】前述した歪み、延長化、および後部領域の
形成がほぼないように衝突領域を維持することによって
、衝突領域の大きさは一定に保たれる。その結果、電子
ビームの蒸発剤に対する衝突地点における電子ビームの
パワー強度、ひいては、蒸発剤の蒸発率は一定に保たれ
る。本発明は、蒸発剤の蒸発率をモニターし、調節する
ために従来技術のようなモニター装置を必要とはしない
。
形成がほぼないように衝突領域を維持することによって
、衝突領域の大きさは一定に保たれる。その結果、電子
ビームの蒸発剤に対する衝突地点における電子ビームの
パワー強度、ひいては、蒸発剤の蒸発率は一定に保たれ
る。本発明は、蒸発剤の蒸発率をモニターし、調節する
ために従来技術のようなモニター装置を必要とはしない
。
【００１２】
【実施例】図１乃至図３に本発明に係る電子ビーム蒸発
源１０の好適な実施例が示されている。なお、図示はし
ていないが、通常の技術者であれば誰でもわかるように
、この電子ビーム蒸発源１０は真空室内に取り付けられ
ており、さらに、適当な支持部材により電子ビーム蒸発
源１０の上方には一つまたは二つ以上の基質が支持され
ている。
源１０の好適な実施例が示されている。なお、図示はし
ていないが、通常の技術者であれば誰でもわかるように
、この電子ビーム蒸発源１０は真空室内に取り付けられ
ており、さらに、適当な支持部材により電子ビーム蒸発
源１０の上方には一つまたは二つ以上の基質が支持され
ている。
【００１３】電子ビーム蒸発源１０は蒸発剤１４を含む
１７５ｃｃのるつぼ１２を備えている。るつぼ１２はる
つぼフランジ１１により支持されており、るつぼフラン
ジ１１は取付フランジ１３により支持されている。蒸発
剤１４は電子ビームガン１８から発射される電子ビーム
１６により蒸発させられる。電子ビームガン１８は電極
２０、２２とエミッタ２４とを有しており、エミッタ２
４から電子ビーム１６が発射される。電子ビーム１６は
一対の極部材２６、２８によって約２７０度の円弧を通
って垂直方向に偏向させられる。一対の極部材２６、２
８は一対の永久磁石３０、３２によって横方向に連結し
ており、永久磁石３０、３２は各磁石のＮ極が図２の紙
面から延びるような極性を有している。永久磁石３０、
３２の各々はアルニコ（ ＡＬＮＩＣＯ ） 材からつ
くられており、長さは約１４．９２３ｃｍ、幅は約５．
６９０ｃｍ、厚さは約２．５４ｃｍであり、約４５０．
０ガウスの磁界を作り出すように帯磁されている。
１７５ｃｃのるつぼ１２を備えている。るつぼ１２はる
つぼフランジ１１により支持されており、るつぼフラン
ジ１１は取付フランジ１３により支持されている。蒸発
剤１４は電子ビームガン１８から発射される電子ビーム
１６により蒸発させられる。電子ビームガン１８は電極
２０、２２とエミッタ２４とを有しており、エミッタ２
４から電子ビーム１６が発射される。電子ビーム１６は
一対の極部材２６、２８によって約２７０度の円弧を通
って垂直方向に偏向させられる。一対の極部材２６、２
８は一対の永久磁石３０、３２によって横方向に連結し
ており、永久磁石３０、３２は各磁石のＮ極が図２の紙
面から延びるような極性を有している。永久磁石３０、
３２の各々はアルニコ（ ＡＬＮＩＣＯ ） 材からつ
くられており、長さは約１４．９２３ｃｍ、幅は約５．
６９０ｃｍ、厚さは約２．５４ｃｍであり、約４５０．
０ガウスの磁界を作り出すように帯磁されている。
【００１４】るつぼ１２は、入口継手３４を介して電子
ビーム蒸発源１０に水を導入することによって、周知の
方法で冷却されている。水は水路３６を通って、内側環
状スペース３８に流れ込む。この環状スペース３８はシ
ェル状バッフルプレート４０により形成されており、る
つぼ１２をとり囲んでいる。冷却水はバッフルプレート
４０の上部から溢れ出して、銅ガスケット４３とバッフ
ルプレート４０との間にあってバッフルプレート４０を
とり囲んでいる外側環状スペース４２に流れ込む。次い
で、出口水路（図示せず）及び出口継手４４を通って流
れ出る。銅ガスット４３はるつぼフランジ１１と取付フ
ランジ１４との間に挟み込まれており、超高真空範囲に
おける大気以下の圧力時の場合であっても、真空室の真
空状態の内部に冷却水が漏れ出すことのないようにして
いる。極部材２６、２８はその上部においてカバープレ
ート４６により横方向に連結しており、さらに、その底
部においてベースプレート４８により連結している。カ
バープレート４６は蒸発剤１４がエミッタ２４上に散乱
することを防止する役割も果たしており、また、ベース
プレート４８は永久磁石３０、３２の保持部材としての
役割も果たしている。
ビーム蒸発源１０に水を導入することによって、周知の
方法で冷却されている。水は水路３６を通って、内側環
状スペース３８に流れ込む。この環状スペース３８はシ
ェル状バッフルプレート４０により形成されており、る
つぼ１２をとり囲んでいる。冷却水はバッフルプレート
４０の上部から溢れ出して、銅ガスケット４３とバッフ
ルプレート４０との間にあってバッフルプレート４０を
とり囲んでいる外側環状スペース４２に流れ込む。次い
で、出口水路（図示せず）及び出口継手４４を通って流
れ出る。銅ガスット４３はるつぼフランジ１１と取付フ
ランジ１４との間に挟み込まれており、超高真空範囲に
おける大気以下の圧力時の場合であっても、真空室の真
空状態の内部に冷却水が漏れ出すことのないようにして
いる。極部材２６、２８はその上部においてカバープレ
ート４６により横方向に連結しており、さらに、その底
部においてベースプレート４８により連結している。カ
バープレート４６は蒸発剤１４がエミッタ２４上に散乱
することを防止する役割も果たしており、また、ベース
プレート４８は永久磁石３０、３２の保持部材としての
役割も果たしている。
【００１５】図４は、従来技術に係る電子ビーム蒸発源
によって、るつぼ内の蒸発剤の頂面に電子ビームが当た
る衝突領域５２、５４、５６、５８を示す。衝突領域５
２はるつぼ１２の１２時の位置にあり、これはエミッタ
２４から最も遠い位置である。衝突領域５４はるつぼ１
２の６時の位置にあり、これはエミッタ２４に最も近い
位置である。衝突領域５６、５８はるつぼ１２の９時と
３時の位置にあり、これは極部材２６、２８に最も近い
位置である。電子ビーム１６はエミッタ２４から遠ざか
る方向に進むので、電子ビーム１６は極部材２６、２８
と平行な方向において長くなる傾向がある。そのうえ、
衝突領域のどの位置においても、衝突領域は密な頭部領
域と一つまたは二つ以上の尾部領域とを有するものとし
て特徴付けることができる。例えば、衝突領域５２は密
な頭部領域５２ａとそこから延びる二つの尾部領域５２
ｂ、５２ｃとを有する。衝突領域５４も衝突領域５２と
同様であるが、極部材２６、２８の方向を向いている尾
部領域はほぼ平坦状に延びている。衝突領域５６、５８
の尾部領域は極部材の方向に延びている。これらの衝突
領域５２、５４、５６、５８をよく見ると、それらの歪
みや長さによって、これらの領域の大きさが異なってい
ることが容易にわかる。このため、衝突領域における電
子ビームのパワー強度および蒸発剤の蒸発率は衝突領域
の位置によって変化する。
によって、るつぼ内の蒸発剤の頂面に電子ビームが当た
る衝突領域５２、５４、５６、５８を示す。衝突領域５
２はるつぼ１２の１２時の位置にあり、これはエミッタ
２４から最も遠い位置である。衝突領域５４はるつぼ１
２の６時の位置にあり、これはエミッタ２４に最も近い
位置である。衝突領域５６、５８はるつぼ１２の９時と
３時の位置にあり、これは極部材２６、２８に最も近い
位置である。電子ビーム１６はエミッタ２４から遠ざか
る方向に進むので、電子ビーム１６は極部材２６、２８
と平行な方向において長くなる傾向がある。そのうえ、
衝突領域のどの位置においても、衝突領域は密な頭部領
域と一つまたは二つ以上の尾部領域とを有するものとし
て特徴付けることができる。例えば、衝突領域５２は密
な頭部領域５２ａとそこから延びる二つの尾部領域５２
ｂ、５２ｃとを有する。衝突領域５４も衝突領域５２と
同様であるが、極部材２６、２８の方向を向いている尾
部領域はほぼ平坦状に延びている。衝突領域５６、５８
の尾部領域は極部材の方向に延びている。これらの衝突
領域５２、５４、５６、５８をよく見ると、それらの歪
みや長さによって、これらの領域の大きさが異なってい
ることが容易にわかる。このため、衝突領域における電
子ビームのパワー強度および蒸発剤の蒸発率は衝突領域
の位置によって変化する。
【００１６】水平面内における電子ビーム１６の偏向は
四角極６０を設けたことによってなされる。図５に示す
衝突領域６２、６４、６６、６８は、四角極６０と構造
および作用が類似する四角極を用いて、従来技術の電子
ビーム蒸発源の電子ビームを偏向した場合の衝突領域で
ある。なお、図４と図５とでは、衝突領域６２と５２、
６４と５４、６６と５６、６８と５８とが各々対応して
いる。これから明らかであるように、衝突領域の歪みは
ほぼ解消されている。以後に述べるように、かかる衝突
領域の改良の原因は、従来技術における電磁石のＵ字形
配置によって生じる偏向磁界よりも四角極６０により生
じる偏向磁界の方が均質性が大きいことである。
四角極６０を設けたことによってなされる。図５に示す
衝突領域６２、６４、６６、６８は、四角極６０と構造
および作用が類似する四角極を用いて、従来技術の電子
ビーム蒸発源の電子ビームを偏向した場合の衝突領域で
ある。なお、図４と図５とでは、衝突領域６２と５２、
６４と５４、６６と５６、６８と５８とが各々対応して
いる。これから明らかであるように、衝突領域の歪みは
ほぼ解消されている。以後に述べるように、かかる衝突
領域の改良の原因は、従来技術における電磁石のＵ字形
配置によって生じる偏向磁界よりも四角極６０により生
じる偏向磁界の方が均質性が大きいことである。
【００１７】四角極６０は、２対の電磁石７０、７２と
７４、７６を一組として有しており、これらの電磁石は
正方形をなすように端部と端部とが連結されている。各
電磁石は平坦な電極端部７９の間を延びているコア７８
を有しており、このコア７８は約１．２７ｃｍの直径を
有しており、♯２４ＡＭＧの電線で１４８０回巻かれて
いる。コア７８はネジ及び六角ナット８０によって電極
端部７９と結合している。図示している通り、四角極６
０は正方形状容器８２により覆われており、この容器８
２は密閉され、ヘリウムが充満されている。
７４、７６を一組として有しており、これらの電磁石は
正方形をなすように端部と端部とが連結されている。各
電磁石は平坦な電極端部７９の間を延びているコア７８
を有しており、このコア７８は約１．２７ｃｍの直径を
有しており、♯２４ＡＭＧの電線で１４８０回巻かれて
いる。コア７８はネジ及び六角ナット８０によって電極
端部７９と結合している。図示している通り、四角極６
０は正方形状容器８２により覆われており、この容器８
２は密閉され、ヘリウムが充満されている。
【００１８】２対の電磁石７０、７２と７４、７６は直
列に接続されており、図３で見て、正電流が電磁石の巻
き線に流れたとき（より詳細には、電極８４を正の電極
として、電磁石７０、７２の一対の電極８４、８６を通
って、さらに、電極８８を正の電極として、電磁石７４
、７６の一対の電極８８、９０を通って電流が流れたと
き）に、電磁石７０、７２の上側がＮ極、電磁石７４、
７６の右側がＮ極になるような磁極性を有している。こ
のように、電磁石７０と７２とが共働して、電磁石７４
と７６とが共働して各々作動する。例えば、増加しつつ
ある正の電流を電磁石７４、７６に流すと、電磁石７４
は電子ビーム１６に押圧力を及ぼし、一方、電磁石７６
は電子ビーム１６に引張力を及ぼし、電子ビーム１６を
エミッタ２４に近づくように、さらに極部材２６、２８
に平行な方向になるように偏向させる。このように、従
来技術におけるＵ字形配置の電磁石は、例えば、横方向
の電磁石のみが電子ビームを極部材と平行な方向に偏向
させることに寄与していたが、四角極６０はかかる従来
技術よりも均質性の高い偏向磁界を生じさせる。
列に接続されており、図３で見て、正電流が電磁石の巻
き線に流れたとき（より詳細には、電極８４を正の電極
として、電磁石７０、７２の一対の電極８４、８６を通
って、さらに、電極８８を正の電極として、電磁石７４
、７６の一対の電極８８、９０を通って電流が流れたと
き）に、電磁石７０、７２の上側がＮ極、電磁石７４、
７６の右側がＮ極になるような磁極性を有している。こ
のように、電磁石７０と７２とが共働して、電磁石７４
と７６とが共働して各々作動する。例えば、増加しつつ
ある正の電流を電磁石７４、７６に流すと、電磁石７４
は電子ビーム１６に押圧力を及ぼし、一方、電磁石７６
は電子ビーム１６に引張力を及ぼし、電子ビーム１６を
エミッタ２４に近づくように、さらに極部材２６、２８
に平行な方向になるように偏向させる。このように、従
来技術におけるＵ字形配置の電磁石は、例えば、横方向
の電磁石のみが電子ビームを極部材と平行な方向に偏向
させることに寄与していたが、四角極６０はかかる従来
技術よりも均質性の高い偏向磁界を生じさせる。
【００１９】正または負の約１アンペアの電流を約１５
．０ボルトの電圧において電磁石７０、７２の電極８４
、８６に流し、電子ビーム１６を極部材２６、２８と交
差する方向に偏向させ、および／または、前記電流を前
記電圧において電磁石７４、７６の電極８８、９０に流
し、電子ビーム１６を極部材２６、２８と平行な方向に
偏向させる。四角極６０に必要な電力を供給することが
できる電力供給装置としては、市販の周知のものが多く
ある。なお、電磁石を直列に連結することに代えて個々
の電磁石に電力を供給してもよい。しかしながら、この
ようにすると、図示した好適な実施例よりも複雑な制御
回路が必要になってしまう。
．０ボルトの電圧において電磁石７０、７２の電極８４
、８６に流し、電子ビーム１６を極部材２６、２８と交
差する方向に偏向させ、および／または、前記電流を前
記電圧において電磁石７４、７６の電極８８、９０に流
し、電子ビーム１６を極部材２６、２８と平行な方向に
偏向させる。四角極６０に必要な電力を供給することが
できる電力供給装置としては、市販の周知のものが多く
ある。なお、電磁石を直列に連結することに代えて個々
の電磁石に電力を供給してもよい。しかしながら、この
ようにすると、図示した好適な実施例よりも複雑な制御
回路が必要になってしまう。
【００２０】四角極６０はエミッタ２４の近くに配置し
てもよいが、最も好ましくはるつぼ１２の周囲に配置す
ることである。このように配置することの利点は、電子
ビーム１６が電磁石７０〜７６に接触しないようにする
ことができるとともに、電子ビーム蒸発源をよりコンパ
クトにすることができる、すなわち、その設置面積を減
らすことができることである。それに加えて、永久磁石
３０、３２もるつぼ１２の直下に配置されており、これ
も電子ビーム蒸発源の設置面積を減少させている。
てもよいが、最も好ましくはるつぼ１２の周囲に配置す
ることである。このように配置することの利点は、電子
ビーム１６が電磁石７０〜７６に接触しないようにする
ことができるとともに、電子ビーム蒸発源をよりコンパ
クトにすることができる、すなわち、その設置面積を減
らすことができることである。それに加えて、永久磁石
３０、３２もるつぼ１２の直下に配置されており、これ
も電子ビーム蒸発源の設置面積を減少させている。
【００２１】図５から明らかであるように、四角極６０
は衝突領域の歪みをほぼ解消しているが、電子ビーム１
６が極部材２６、２８と平行な方向に、かつエミッタ２
４から離れる方向に偏向するので、衝突領域の延長化の
問題がまだ残っている。
は衝突領域の歪みをほぼ解消しているが、電子ビーム１
６が極部材２６、２８と平行な方向に、かつエミッタ２
４から離れる方向に偏向するので、衝突領域の延長化の
問題がまだ残っている。
【００２２】前述したように、電子ビームの垂直方向の
偏向は電子ビーム蒸発源の頂部から延びる横方向の磁界
によって生じる。本発明者が発見したところによると、
従来技術の電子ビーム蒸発源においては、横方向の磁界
はその磁束密度において垂直方向の勾配が均質ではなく
、このため、前述したような衝突領域の長さ方向の歪み
を生じる。磁束密度の勾配の垂直方向における非均質性
は、極部材が磁気飽和に近づくと、磁束が自己反発する
ようになることに起因している。これも本発明者によっ
て見出されたことであるが、磁束密度の垂直勾配におけ
る非均質性は、所定の厚さと所定の間隔を有する極部材
を設けることによって減少させることが可能である。 磁束密度の垂直勾配における非均質性を減少させること
により、衝突領域がその長さ方向において生じる歪みの
程度を減少させることができる。
偏向は電子ビーム蒸発源の頂部から延びる横方向の磁界
によって生じる。本発明者が発見したところによると、
従来技術の電子ビーム蒸発源においては、横方向の磁界
はその磁束密度において垂直方向の勾配が均質ではなく
、このため、前述したような衝突領域の長さ方向の歪み
を生じる。磁束密度の勾配の垂直方向における非均質性
は、極部材が磁気飽和に近づくと、磁束が自己反発する
ようになることに起因している。これも本発明者によっ
て見出されたことであるが、磁束密度の垂直勾配におけ
る非均質性は、所定の厚さと所定の間隔を有する極部材
を設けることによって減少させることが可能である。 磁束密度の垂直勾配における非均質性を減少させること
により、衝突領域がその長さ方向において生じる歪みの
程度を減少させることができる。
【００２３】ここで注意すべきことは、極部材の厚さを
厚くすることには限界があるということである。電子ビ
ーム１６はエミッタ２４からリボン状に放出される。極
部材の頂部において形成される磁界は横方向に円弧をな
し、電子ビーム１６を押圧するように作用する。極部材
は厚く形成されているので、そのような磁界の横方向の
円弧は平坦になりやすい。このように磁界の円弧が平坦
になると電子ビームが押圧される程度が減少する。本発
明においては、従来技術の極部材が０．９５３ｃｍの厚
さを有するのに対して、極部材が約１．２７０ｃｍの厚
さを有し、さらに、約１５．８７５ｃｍの間隔を有して
おり、四角極６０により生じる水平方向の電子ビームの
歪みによって位置が変わったときに、電子ビーム１６の
衝突領域の長さ方向の歪みを最適に減少させることがで
きる。なお、永久磁石３０、３２は各々約１４．９２３
ｃｍの長さを有し、極部材２６、２８は永久磁石３０、
３２と接触するために永久磁石３０、３２と同じ高さに
おいて内側に入り込んでいる。
厚くすることには限界があるということである。電子ビ
ーム１６はエミッタ２４からリボン状に放出される。極
部材の頂部において形成される磁界は横方向に円弧をな
し、電子ビーム１６を押圧するように作用する。極部材
は厚く形成されているので、そのような磁界の横方向の
円弧は平坦になりやすい。このように磁界の円弧が平坦
になると電子ビームが押圧される程度が減少する。本発
明においては、従来技術の極部材が０．９５３ｃｍの厚
さを有するのに対して、極部材が約１．２７０ｃｍの厚
さを有し、さらに、約１５．８７５ｃｍの間隔を有して
おり、四角極６０により生じる水平方向の電子ビームの
歪みによって位置が変わったときに、電子ビーム１６の
衝突領域の長さ方向の歪みを最適に減少させることがで
きる。なお、永久磁石３０、３２は各々約１４．９２３
ｃｍの長さを有し、極部材２６、２８は永久磁石３０、
３２と接触するために永久磁石３０、３２と同じ高さに
おいて内側に入り込んでいる。
【００２４】図６は、本発明に係る四角極と本発明に係
る極部材の双方を含む電子ビーム蒸発源の衝突領域を示
す。位置関係としては衝突領域９２と５２、９４と５４
、９６と５６、９８と５８が各々対応している。図６か
ら明らかであるように、衝突領域の長さ方向の歪みは消
滅している。しかしながら、衝突領域９６、９８は、電
子ビームの水平方向の歪みの端部においては、尾部領域
９６ａ、９８ａを有している。本発明においては、この
ような尾部領域９６ａ、９８ａは一対の表面双極子１０
０、１０２を設けることによりほぼ消滅させている。
る極部材の双方を含む電子ビーム蒸発源の衝突領域を示
す。位置関係としては衝突領域９２と５２、９４と５４
、９６と５６、９８と５８が各々対応している。図６か
ら明らかであるように、衝突領域の長さ方向の歪みは消
滅している。しかしながら、衝突領域９６、９８は、電
子ビームの水平方向の歪みの端部においては、尾部領域
９６ａ、９８ａを有している。本発明においては、この
ような尾部領域９６ａ、９８ａは一対の表面双極子１０
０、１０２を設けることによりほぼ消滅させている。
【００２５】表面双極子１００、１０２は一端において
約４５度の角度で極部材２６、２８と各々接続しており
、極部材２６、２８に沿って配置されており、電子ビー
ム１６が該電子ビーム１６の円弧の垂直位置付近におい
て極部材２６、２８の他方の端部の間を通過するように
している。特定の作動原理に拘束されることなく、本発
明者は、尾部領域は電子ビームの分岐によって、さらに
電子ビームの端部を吸引する傾向が強い極部材付近の磁
界強度によって形成されるものであると予測している。 この原理に従って、表面双極子は電子ビーム１６の発生
源付近における集中的な磁界を発生させ、電子ビーム１
６の実質的な分岐を防止するとともに、極部材２６、２
８付近の磁界強度を減少させるものであるようにする。
約４５度の角度で極部材２６、２８と各々接続しており
、極部材２６、２８に沿って配置されており、電子ビー
ム１６が該電子ビーム１６の円弧の垂直位置付近におい
て極部材２６、２８の他方の端部の間を通過するように
している。特定の作動原理に拘束されることなく、本発
明者は、尾部領域は電子ビームの分岐によって、さらに
電子ビームの端部を吸引する傾向が強い極部材付近の磁
界強度によって形成されるものであると予測している。 この原理に従って、表面双極子は電子ビーム１６の発生
源付近における集中的な磁界を発生させ、電子ビーム１
６の実質的な分岐を防止するとともに、極部材２６、２
８付近の磁界強度を減少させるものであるようにする。
【００２６】好ましくは、各表面双極子は約０．３１８
ｃｍの厚さ、１．９０５ｃｍの幅、４．７６３ｃｍの長
さを有するシム状部材からなる。表面双極子１００、１
０２は切り欠き１０４、１０６の中に各々配置されてい
る。この切り欠き１０４、１０６は極部材２６、２８の
頂面に位置しており、さらに、カバープレート４６の切
り欠き１０８、１１０と結合している。表面双極子の長
さを長くすると、電子ビームを水平方向に偏向させるた
めにはより多くのエネルギを必要とすることがわかった
。したがって、表面双極子１００、１０２の形状におけ
る前述の長さは最適値であることがわかった。
ｃｍの厚さ、１．９０５ｃｍの幅、４．７６３ｃｍの長
さを有するシム状部材からなる。表面双極子１００、１
０２は切り欠き１０４、１０６の中に各々配置されてい
る。この切り欠き１０４、１０６は極部材２６、２８の
頂面に位置しており、さらに、カバープレート４６の切
り欠き１０８、１１０と結合している。表面双極子の長
さを長くすると、電子ビームを水平方向に偏向させるた
めにはより多くのエネルギを必要とすることがわかった
。したがって、表面双極子１００、１０２の形状におけ
る前述の長さは最適値であることがわかった。
【００２７】図７は電子ビーム蒸発源１０の衝突領域を
示す。衝突領域１１２と５２、１１４と５４、１１６と
５６、１１８と５８とが各々るつぼ内の位置に関して対
応している。これらの衝突領域を比較すると、衝突領域
１１２〜１１６は全てほぼ同じ大きさであること、長さ
方向の歪みがほとんどないこと、極部材２６、２８に平
行であること、および、尾部領域がほとんど形成されて
いないことが容易に判明する。衝突領域１１２〜１１６
は電子ビーム１６の極度の磁気偏向により形成されるの
で、衝突領域の他の全ての部分はより少ない磁気偏向に
より形成され、ひいては、衝突領域１１２〜１１６と同
じ大きさの衝突領域を有することになる。その結果、蒸
発剤１４の蒸発率は衝突領域のどの部分においても一定
に保たれる。
示す。衝突領域１１２と５２、１１４と５４、１１６と
５６、１１８と５８とが各々るつぼ内の位置に関して対
応している。これらの衝突領域を比較すると、衝突領域
１１２〜１１６は全てほぼ同じ大きさであること、長さ
方向の歪みがほとんどないこと、極部材２６、２８に平
行であること、および、尾部領域がほとんど形成されて
いないことが容易に判明する。衝突領域１１２〜１１６
は電子ビーム１６の極度の磁気偏向により形成されるの
で、衝突領域の他の全ての部分はより少ない磁気偏向に
より形成され、ひいては、衝突領域１１２〜１１６と同
じ大きさの衝突領域を有することになる。その結果、蒸
発剤１４の蒸発率は衝突領域のどの部分においても一定
に保たれる。
【００２８】以上、好適な実施例を示し、それについて
説明してきたが、通常の知識を有する者にとっては、本
発明の範囲を逸脱することなく、多くの省略、変更、追
加をなすことができることは容易に理解できることであ
る。
説明してきたが、通常の知識を有する者にとっては、本
発明の範囲を逸脱することなく、多くの省略、変更、追
加をなすことができることは容易に理解できることであ
る。
【図１】本発明に係る電子ビーム源の平面図である。
【図２】図１の線２−２に沿った断面図である。
【図３】カン状容器の一部を分解図で示した、本発明に
係る四角極の平面図である。
係る四角極の平面図である。
【図４】従来技術に係る電子ビーム蒸発源によりつくら
れた電子ビームの衝突領域を示す図である。
れた電子ビームの衝突領域を示す図である。
【図５】水平面内において電子ビームを偏向させる際に
用いる本発明に係る四角極を備えた従来技術に係る電子
ビーム蒸発源によりつくられた電子ビームの衝突領域を
示す図である。
用いる本発明に係る四角極を備えた従来技術に係る電子
ビーム蒸発源によりつくられた電子ビームの衝突領域を
示す図である。
【図６】本発明に係る極部材をさらに備えた図５に示す
電子ビーム蒸発源によりつくられた電子ビームの衝突領
域を示す図である。
電子ビーム蒸発源によりつくられた電子ビームの衝突領
域を示す図である。
【図７】本発明に係る一対の表面双極子をさらに備えた
図６に示す電子ビーム蒸発源によりつくられた電子ビー
ムの衝突領域を示す図である。
図６に示す電子ビーム蒸発源によりつくられた電子ビー
ムの衝突領域を示す図である。
１０ 電子ビーム蒸発源
１２ るつぼ
１４ 蒸発剤
１６ 電子ビーム
１８ 電子ビームガン
２４ エミッタ
２６ 極部材
２８ 極部材
３０ 永久磁石
３２ 永久磁石
４６ カバープレート
４８ ベースプレート
５２ 衝突領域
５２ａ 頭部領域
５２ｂ 尾部領域
５２ｃ 尾部領域
５４ 衝突領域
５６ 衝突領域
５８ 衝突領域
６０ 四角極
７０ 電磁石
７２ 電磁石
７４ 電磁石
７６ 電磁石
７８ コア
１００ 表面双極子
１０２ 表面双極子
Claims (5)
- 【請求項１】 蒸発剤を収容するるつぼと、衝突領域
において前記蒸発剤と衝突し、前記蒸発剤を蒸発させる
電子ビームを発生する電子ビームガン手段と、前記るつ
ぼの両側に沿って配置されている一対の極部材と、前記
極部材と横方向に連結し、前記極部材を通る磁界を発生
させ、約２７０度の円弧を介して垂直方向に前記電子ビ
ームを偏向させて前記るつぼに至らせる磁界手段と、水
平面内において前記電子ビームを選択的に偏向させ、前
記電子ビームが前記蒸発剤に衝突する衝突領域を前記蒸
発剤を十分に活用できるように位置を変える磁気的位置
決め手段とを有する電子ビーム蒸発源において、２対の
対向する電磁石を有する四角極を備える磁気的偏向手段
を備え、前記電磁石は、端部と端部とが正方形状に結合
しており、前記電子ビームが前記２対の電磁石の間を通
過するように配置されており、前記２対の電磁石の一方
の対の電磁石が共働して作用し前記電子ビームを前記極
部材と平行な第一の方向に偏向させ、かつ、前記２対の
電磁石の他方の対の電磁石が共働して作用し前記電子ビ
ームを前記極部材と交差する第二の方向に偏向させるよ
うに取り付けられ、配置されており、ほぼ均質の偏向磁
界を生じさせ、前記電子ビームを水平に偏向させ、これ
によって、前記衝突領域の実質的な歪みを防止し、前記
極部材は所定の厚さと所定の間隔を有しており、前記電
子ビーム蒸発源の上方において前記磁界の磁束密度にお
ける垂直勾配を減少させ、前記電子ビームが前記第一の
方向に偏向し、前記電子ビームガン手段から遠ざかると
きに生じる前記衝突領域の延長化を防止し、前記極部材
は前記第二方向における前記電子ビームの偏向の横方向
両端部において前記衝突領域の尾部領域を形成し、一対
の表面双極子を備え、該表面双極子はその一端において
約４５度の角度で前記極部材と連結し、前記極部材に沿
って配置されており、これによって、前記電子ビームの
円弧の垂直位置にあるときに、前記一対の表面双極子の
他方の端部の間を前記電子ビームが通過できるようにし
て、前記第二方向における前記電子ビームの偏向の横方
向両端部において前記衝突領域の前記尾部領域の形成を
実質的に防止し、前記衝突領域の歪み、延長化、および
尾部領域の形成が実質的になくなるように維持すること
により前記衝突領域の大きさ、ひいては前記衝突領域に
おける前記電子ビームのパワー強度および前記蒸発剤の
蒸発率が前記電子ビームのいかなる位置においても一定
に維持されるものであることを特徴とする電子ビーム蒸
発源。 - 【請求項２】 前記磁界手段は前記るつぼの直下に配
置された一対の永久磁石を備えており、前記四角極は前
記るつぼの周囲に配置され、前記電子ビーム蒸発源の設
置面積を減少させていることを特徴とする請求項１記載
の電子ビーム蒸発源。 - 【請求項３】 前記２対の電磁石の各々は直列に接続
されており、付勢した電流を前記２対の電磁石の各々に
流すと前記電子ビームを前記第一及び前記第二の方向に
偏向させることができることを特徴とする請求項１記載
の電子ビーム蒸発源。 - 【請求項４】 前記極部材の所定の厚さは約１．２７
ｃｍであり、所定の間隔は約１５．８７５ｃｍであるこ
とを特徴とする請求項１記載の電子ビーム蒸発源。 - 【請求項５】 前記表面双極子は約４．７６３ｃｍの
長さであることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム
蒸発源。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US546269 | 1990-06-29 | ||
| US07/546,269 US5012064A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Electron beam evaporation source |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH04231458A true JPH04231458A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=24179630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP3113630A Pending JPH04231458A (ja) | 1990-06-29 | 1991-05-20 | 電子ビーム蒸発源 |
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| EP (1) | EP0463829A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04231458A (ja) |
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Patent Citations (1)
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