JPH0329250A - 電子銃磁界補正用フェンス装置 - 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】 及呈上表秤旦分立 本発明は広く電子銃、特に接近して配置された隣接電子
銃アセンブリの各磁界を隔離する補正用磁気装置に関連
する。

丈来立技先 電子銃は金属蒸着及び基板材料上の真空沈積に広く使用
され，電子放出器から放出される強力な電子ビームを蒸
発材料源を含むルツボに集束する機能を有する。通常、
電子放出器と反対側のルツボの端部に発生される横断磁
界により電子銃磁界補正用ビームが集束されるが、最近
の装置では電子銃アセンブリの側部に整列配置されかつ
電子銃磁界補正用ルッポに誘導する横断磁界を形成する
ビーム通路区域内の垂直側部磁石が使用される。

電子銃アセンブリは非鉄金属の矩形ブロックで形成され
、ルツボを構成する上部表面内の中央井戸状凹部を有す
る。電子源は、一端に配置された放出器と、電子ビーム
をルツボに集束するように適当配置された磁束発生用永
久磁石又は電磁石とで構或される。２個又は３個以上の
電子銃アセンブリを一緒に使用すると，これらの磁界は
相互作用を及ぼしてルツボに対するビーム集束を破壊す
る危険がある。このため一回の真空サイクルで複数の成
分層を同時に蒸着又は沈積したり蒸気混合に、複数の電
子銃アセンブリを隣接配置すると重大な問題が起こる。

通常、同時蒸着の際は，２個又は３個以上の電子銃アセ
ンブリを，基板から等距離に配置して蒸気混合又は多層
沈積を行ない、同程度の蒸気混合又は大きい被贋率によ
って操作の高効率を得ることが有利である。

が　　しようとする　題 接近した電子銃アセンブリの磁束相互作用と磁界の大き
いゆがみの問題は永年にわたる問題で、１９６９年１１
月に発行された米国特許第３，４７５，５４２号の明細
書に記載されている。この問題を解決するための現在の
技術では，複数の電子銃アセンブリをいわゆる“対向平
行”モードで一直線上に千鳥状に配置し、このモードで
は一つの電子銃アセンブリの１側部に沿う全Ｎ極磁石は
隣接電子銃アセンブリの側部のＮ極に隣接させ，Ｓ極は
Ｓ極に隣接させる。この配置では、隣接電子銃アセンブ
リの隣接極は逆方向に分極されているから各電子銃アセ
ンブリの磁束通路のゆがみは最小になる．このため隣接
電子銃アセンブリの磁極間の間隔は約１／２インチ（１
３＋ｎ＋ａ）以内にできる。しかしこの配置の一つの問
題は、たとえ、複数の電子銃アセンブリの長い直線状ア
レイができたとしても、千鳥状配置の隣接電子銃アセン
ブリの端部の電子放出器に印加される高い電圧（例えば
ｌ　Ｏ　Ｋｖ．）は１組のルツボの両側にＨＶ（高電圧
）導体とＨＶリード線が必要なことである。

ＨＶ部品のこの大面積は非常に多数の高圧アーク降下と
ガス放電を生じ、チャンバフロアの大面積にわたるＨＶ
ｇ縁物を必要とする。

上記の電子ビーム電子銃アセンブリを厳密な平行モード
に配置し、前部の電子放出器を複数電子銃アセンブリ蒸
発装置の１側部に配置すると、隣接電子銃アセンブリの
磁極は逆平行モードのように互いに反撲しないで互いに
吸引し、磁界と電子ビーム通路の大きいゆがみを生じる
。電子銃磁界は１個の大きい１つの磁石として機能し、
磁力線は１つの電子銃アセンブリの外側磁極から全中間
磁極上方を経て平行電子銃アセンブリの最も遠い外側磁
極に達する。隣接する平行電子銃アセンブリの上方の磁
力線の存在で，この区域内の正常磁力線は平坦化し、こ
の区域では電子は磁力線の方向変化に従って電子の集束
とゆがみ精度で飛行する。

上記のような平行モードの合理的動作に対しては、隣接
電子銃アセンブリは上記の相互作用を除去するため電子
銃アセンブリのほほ幅だけ離れていなければならない。

本発明は電子銃アセンブリを分離する必要のない隣接電
子銃磁界補正用フェンスを提供することを目的とする。

課　を解決するための 平行電子銃アセンブリ間に配置される本発明による電子
銃磁界補正用フェンスは、互いに平行に一定間隔離れか
つそれぞれ上部及び底部表面を有する複数の同一電子銃
アセンブリ、冷却可能のハウジングの中央部に形成され
たルツボ、ルツボから一定距離離れて配置された電子放
出器及び第１及び第２逆極性磁石で形成される第１及び
第２側壁を有する。

第１及び第２逆極性磁石は各電子銃アセンブリ内で電子
銃放出器とルツボとの間の直線の側面上に配置されて上
部表面を横切る磁界を発生して電子放出器からルツボに
放出される電子ビームをルツボに向けて偏向集束させる
。側部表面上に逆磁極性を有するように磁化された薄い
磁気ウェーハは２個の平行電子銃アセンブリの側壁間に
配直され、電子銃アセンブリの隣接側壁を形成する磁石
捧の磁極と同一の磁極性を有する。

フェンスの大きさは隣接磁化表面よりも大きく、隣接す
る平行電子銃アセンブリ間の磁束を減少する。フェンス
は垂直方向に間隔をあけた第１及び第２セグメントに形
或され、各電子銃アセンブリは電子銃アセンブリの隣接
側壁を形戊する部分の磁極性と同一である。フェンスの
磁界強度は電子銃アセンブリで発生される磁界の強度と
ほぼ同一又は要求される磁束補正の程度に応じて、電子
銃アセンブリで発生される磁界強度よりも高いか若しく
は低い， フェンスは電子銃アセンブリの上部表面より上方に伸び
出し，磁界補正用ウェーハの上縁周囲の磁束漏洩を防止
する。フェンスは電子銃アセンブリの底部表面の下方に
伸び出し、磁界補正用ウェーハの底縁周囲の磁束漏洩を
防止する。

止一一里 本発明による電子銃磁界補正用フェンスは電子銃アセン
ブリの物理的分離の必要を除去し、隣接電子銃アセンブ
リの間隔を１／４インチ（６．３＋ａ．）にして平行一
平行モードの複数の電子銃アセンブリの各電子ビームを
正確に集束させることができる。

即ち、本発明は整列した電子銃磁界補正用蒸発アセンブ
リ間に配置される薄いウェーハ状フェンス磁石を目的と
するものである。この隣接電子銃アセンブリは通常約１
／４イカチ（６．３ｍｍ）の間隔があり、約１／８イン
チ（３■）の厚さのウェーハ状磁石は電子銃アセンブリ
の側壁間にこれと平行に配置される。これらの磁石はウ
ェーハの厚さ方向に分極されているから、１表面は前部
Ｎ極で他の表面はＳ極になる。逆に分極されたこれらの
表面は隙間内に配置されるから、これらの極性は隣接電
子銃アセンブリの極性を反撲する。このため隣接電子銃
アセンブリ間の磁界相互作用が阻止され、電子銃アセン
ブリの磁石は電子ビームを正しくルツボに集束する。

失一一簿−一狙 以下、第１図〜第５図について本発明の実施例を説明す
る。

第１図は隣接する２個の同一電子銃アセンブリ１０、１
２を示し、各電子銃アセンブリ１０、１２は、通常１５
ＫＷの電力を消費する電子放出器１４と，円形井戸状凹
部を中心近くに形成しかつ周囲を流れる冷却剤で冷却さ
れる銅製ブロック１８に形成したルッポ１６を有する。

大型磁石２０が放出器１４の反対側のブロック１８の端
部内に配置され、２個の磁極片２２．２４はブロックの
両側に配置され、平行な平板状外部磁極を形戊する。

大型磁石２０の磁束は、側面の平行磁極片２２、２４に
よって放出器に導かれる。第１図で，磁極片２２はＮ極
で、磁極片２４はＳ極であるから磁力線はＮ極磁極片２
２からルッポｌ６の区域を横切る。磁力線はルッポの上
部を横切って湾曲する。

従って放出器１４から放出される電子は拘束されて大型
の端部磁石２０に向けて移動するが、集束されてルツボ
１６内の蒸発物を衝撃する。各電子銃アセンブリ内で、
反対に分極された磁極片２２、２４は大型磁石２０と協
力してＵ型磁石を構成すると考えられるから横方向磁界
を発生し、放出器１４から放出される電子はルツボ１６
内の蒸発物の表面に集束する。

２個又は３個以上の電子銃アセンブリ、例えば１０と１
２が接近して隣接する場合には，ｌ！接磁極２２、２４
は反対の極性を有し、これらの＋ｊｆｌｌに強力な磁束
相互作用が存在する。この干渉を減少するため、複数の
電子銃アセンブリは分離して電子ビームの大きいゆがみ
と衝撃パターンの分裂を排除しなければならない。前記
のように、逆方向平行パターンで千鳥状に配置された複
数の電子銃アセンブリは上記の問題を解決するが別の問
題を発生する。下記の磁気フェンスを隣接磁極間に挿入
すると、複数の同一電子銃アセンブリは１／４インチ（
６．３ｍｍ）離れて配置され，電子ビームパターンにゆ
がみを生ずることなく適正に作動する。

従って、複数の蒸発物が真空チャンバ内に基板からほぼ
等間隔だけ離間して存在し，複数の物質の同時蒸発で１
回の真空サイクル間に基板上に蒸着が行なわれる． 上記の磁気フェンスは１個又は２個以上の薄い磁石を含
み、これが隣接平行電子銃アセンブリの２個の磁極間に
、フェンス表面の極性を隣接磁極の極性に対応させて配
置すると、隣接電子銃アセンブリ間の磁力を阻止する。

従ってこのフェンスは各電子銃アセンブリを接近した平
行パターン内で独立して機能させる。

第２図は２個の電子銃アセンブリＩＯＡと１２Ａ間の界
面における磁力線に対する影響を示す。

磁極２２Ａ、２４Ａは２個の異なるシステム内にあるが
、逆極性の短距離接近性プラス高磁界強度のため磁力線
は一つの雷子銃アセンブリから他の電子銃アセンブリに
引かれる。この横方行磁界からルツボの上方及び近くへ
の大きい磁束転換で磁力線の強度と方向が変わり電子ビ
ームの大きいゆがみが発生する。

第３図は、隣接磁極間の隙間を通る磁力線を阻止する禁
止用磁気フェンスを設置した場合の磁気状態の影響を示
す。

第４図は新型の電子銃アセンブリの一部の断面を示す。

２個の各電子銃アセンブリは水玲銅ルッポブロックとル
ツボ１１８、一端に配置された電子放出器１１４及び電
子ビーム通路に沿って配置された２個又は３個以上の一
連の磁石を有する。

各電子銃アセンブリ１１０，１１２の電子ビーム通路の
右側に配置されたこれらの磁石１３６の上端はＮ極で下
端はＳ極である。磁石１３４の左側の磁石１３４の上端
はＳ極で下端はＮ極である。

この電子銃アセンブリの底部を横切り、かつ磁石１３４
と１３６の底端に第５図に示すように鋼板１２８が磁気
的に接続される。従ってこのシステムはＵ型磁石を構成
し、ルッポ１１８の上部を横切って横方向磁界を発生し
、電子ビームを集束しかつ正しく偏向させる．水冷した
銅製熱シールド１３８と１４０は各電子銃アセンブリを
包囲し磁石を保護する．所望に応じて磁極片１２６を使
用して磁石の上面を包んで保護することができる。

第５図は禁止用磁気フェンスの揮人後の代表的磁束パタ
ーンを示す第４図の線５−５による断面図である。この
実施例では各磁石１３４，１３６は交代する上部と底部
の極性を有するから、フェンス磁石も各表面に交代する
上部と底部の極性を有することになる。このフェンスは
２個の分離したウェーハ厚の垂直配置磁石で構成され、
これらの表面は隣接磁石１３４，１３６と同一に分極さ
れ、隣接電子銃アセンブリ間に磁気吸引力に反撲する。

第５図の接近した電子銃アセンブリ１１０と１１２間に
は上方フェンス１３２と下方フェンス１３０が設けられ
，これらのフェンスは横断方向に磁化されたウェーハ厚
材料で構成され、Ｎ極磁化表面は隣接磁石１３６の上端
のＮ極性に隣接し、反対側のＳ極性表面は隣接磁石１３
４のＳ極上端に隣接する。同様に下方フェンス１３０の
表面極性は隣接磁石１３４，１３６の下端極性に対応す
る。

上部及び下部のフェンス１３０，１３２は垂直方向に離
れ、磁束強度がほぼゼロの磁石１３４，１３６の中心近
くで分離していむければならない。

フェンス１３０．１３２間の垂直間隔は大きい必要はな
いが、フェンス間の隙間の周囲の磁石端部を通る磁界に
充分反撲する大きさでなければならない。しかし，フェ
ンスの両セグメントは図示のように側壁捧の両端から伸
び出し、端部，上部，及び底部の前漏洩を阻止する程度
伸び出していなければならない。この伸び出し長さは磁
石とフェンスセグメント３０、３２の磁界強度によって
変わる。好適実施例ではフェンスセグメントの端部は磁
極片１２６より先方、隙間の２倍又は約１７４インチ（
６．３開）である。

フェンス磁石の所望の磁界強度は各磁石類で発生される
主磁界源と同じ強度でなければならない．弱いフェンス
磁界は、フェンスを通る漏洩又はこの周囲の漏洩の増加
のため減少し，蒸発物の電子ビーム衝撃点は放出器から
遠くに移動する。強いフェンス磁界は電子銃磁界の正常
磁気漏洩を増加し、電子ビームを鋭くシ，放出器の近く
でＷｌ撃を与える傾向がある。

見製立璽来 本発明によれば複数の電子銃アセンブリの個々の磁界を
分離して総合磁界を補正する磁気システムが得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気禁止フェンスで分離された２個の電子銃ア
センブリの平面図、第２図は磁気禁止を行なわない磁気
作用禁止を示しかつ隣接する平行電子銃アセンブリの中
間区域の断面図、第３図は磁気禁止を行なう磁気作用を
示しかつ第２図の電子銃アセンブリの断面図、第４図は
磁気的に異なる構造と磁気禁止用フェンスを有する１対
の平行電子銃の別の実施例の略示平面図、第５図は第４
図の５−５線に沿う断面図である。 １０、１２．．．電子銃アセンブリ、１４．．．電子放
出器、１６．．．ルッポ、１８．．．ブロック、２０．
．．大型磁石，２２、２４．．．ｉ極片、３０、３２．
．．セグメント、 ＦＩＧ．１

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに平行に一定間隔離れかつそれぞれ上部及び
   底部表面を有する複数の同一電子銃アセンブリ、冷却可
   能のハウジングの中央部に形成されたルツボ、ルツボか
   ら一定距離離れて配置された電子放出器及び第１及び第
   ２逆極性磁石で形成される第１及び第２側壁を有し、 第１及び第２逆極性磁石は各電子銃アセンブリ内で電子
   銃放出器とルツボとの間の直線の側面上に配置されて上
   部表面を横切る磁界を発生して電子放出器からルツボに
   放出される電子ビームをルツボに向けて偏向集束させ、 側部表面上に逆磁極性を有するように磁化された薄い磁
   気ウェーハは２個の平行電子銃アセンブリの側壁間に配
   置され、電子銃アセンブリの隣接側壁を形成する磁石棒
   の磁極と同一の磁極性を有しかつ平行電子銃アセンブリ
   間に配置されることを特徴とする電子銃磁界補正用フェ
   ンス。
2. （２）フェンスの大きさは隣接磁化表面より大きく、隣
   接する平行電子銃アセンブリ間の磁束を減少する請求項
   （１）記載の電子銃磁界補正用フェンス。
3. （３）フエンスは垂直方向に間隔をあけた第１及び第２
   セグメントに形成され、各電子銃アセンブリは電子銃ア
   センブリの隣接側壁を形成する部分の磁極性と同一であ
   る請求項（１）記載の電子銃磁界補正用フェンス。
4. （４）フェンスの磁界強度は電子銃アセンブリで発生さ
   れる磁界の強度とほぼ同一である請求項（２）に記載の
   電子銃磁界補正用フェンス。
5. （５）フェンスの磁界強度は要求される磁束補正の程度
   に応じて、電子銃アセンブリで発生される磁界強度より
   も高いか又は低い請求項（２）に記載の電子銃磁界補正
   用フェンス。
6. （６）フェンスは電子銃アセンブリの上部表面より上方
   に伸び出し、磁界補正用ウェーハの上縁周囲の磁束漏洩
   を防止する請求項（２）記載の電子銃磁界補正用フェン
   ス。
7. （７）フェンスは電子銃アセンブリの底部表面の下方に
   伸び出し、磁界補正用ウェーハの底縁周囲の磁束漏洩を
   防止する請求項（６）記載の電子銃磁界補正用フェイス
   。