JPH05339714A - 電子ビーム蒸発方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸発材料を回転させながら電子ビームにより
加熱蒸発させるにあたり、蒸発ムラをなくして均一な蒸
着膜を形成すると共に蒸発材料を一様に蒸発させること
のできる蒸発方法を提供するものである。 【構成】 蒸発源本体１上部に電子銃２と回転可能な蒸
発材料５を収容したルツボ４を設置する。該電子銃とル
ツボをその間に挾むように磁極６ａ，６ｂを設置し、各
磁極の両端に第１，第２の磁極片８ａ，８ｂ及び９ａ，
９ｂを固定する。更に、前記磁極の相対向する部分に補
助磁極片１１ａ，１１ｂを固定する。電子銃２からの電
子ビームＥは偏向系１０により蒸発材料５上において、
回転中心Ｏを中心にしてＸ方向に沿って往復動する。こ
のように補助磁極片を追加することにより蒸発材料上で
の電子ビームの形状が回転中心Ｏ部分とその外周部分と
で変化して電流密度が変わるため、蒸発材料を均一に加
熱することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空蒸着装置やイオン
プレーティング装置における蒸発源の電子ビーム蒸発方
法に関し、特に、蒸発物質を回転させながら蒸発させる
場合に使用して有効な電子ビーム蒸発方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる装置に用いられる電子ビーム蒸発
源としては、図１及び図２に示すような例えば１８０度
の偏向型の構造のものが広く使用されている。同図にお
いて、１は蒸発源本体、２はこの本体の上面に載置され
た電子銃で、図示しないがフィラメントとグリッドと陽
極とから構成されている。この電子銃２の上面にはフィ
ラメントから発生した電子ビームＥを通過させるための
ビーム通過孔３が形成されている。４はこの電子銃と同
様に本体１の上面に載置された有底筒状のルツボで、内
部に蒸発物質５が装填されている。前記電子銃２とルツ
ボ４とはＸ方向に沿って適当な間隔をおいて配置されて
いる。６ａ及び６ｂは電子銃２から発生した電子ビーム
Ｅを偏向させて蒸発材料５上に照射するための偏向磁場
Ｂを発生する一対の磁極で、各磁極はその間に前記電子
銃２及びルツボ４を挾むようにしてＹ方向に沿って互い
に対向するように配置されている。また、この各磁極は
前記本体１に取り付けられた断面コの字状のヨーク７の
両端に夫々固定されている。前記ヨークの途中には図示
しないが磁束を発生するためのコイルが巻回されてい
る。

【０００３】８ａ，８ｂ及び９ａ，９ｂは前記磁極６ａ
及び６ｂに夫々固定されたビーム成形用の第１，第２の
磁極片で、第１の磁極片８ａ，８ｂは各開放端部が電子
銃２に接近するように配置され、それによって電子銃の
ビーム通過孔３から出射した電子ビームＥを発散させる
ことなく集束させながらルツボ４方向に向けて偏向させ
る役目を果たすものである。また、第２の磁極片９ａ，
９ｂも同様に各開放端部がルツボ４（蒸発材料５）に接
近するように配置され、蒸発材料上に照射される電子ビ
ームＥの形状をできるだけ小さいスポット状に集束する
役目を果たすものである。ここで、蒸発材料５を照射す
る電子ビームの形状をできるだけ小さい径のスポット状
にするのは、電流密度をできるだけ高くして効率良く加
熱蒸発させるためである。

【０００４】１０は電子ビームＥを蒸発材料５上で２次
元的に走査するための例えばトロイダルコイル等からな
る偏向系である。

【０００５】いま、図１及び図２で示すように各磁極６
ａ，６ｂにより矢印方向の磁場Ｂを形成した状態におい
て電子銃２から電子ビームＥを発生すれば、電子ビーム
は磁場Ｂにより１８０度偏向されて蒸発材料５上を照射
するため、蒸発材料が加熱蒸発される。このとき、偏向
系１０により電子ビームＥを蒸発材料５上で２次元的に
走査すれば、蒸発材料領域を広げることができる。

【０００６】しかしながら、このように偏向系により蒸
発材料上で電子ビームを２次元的に走査する方式では、
一般にはルツボの形状は円筒状のものが使用されるのに
対して電子ビームの走査は矩形状に行われるため、蒸発
材料状で走査されない部分ができ、走査されない部分に
は蒸発材料が残る。従って、蒸発されずに残っている部
分があるにもかかわらず蒸発材料を交換しなければなら
ないため、蒸発材料の利用効率が悪い。また、電子ビー
ムによる蒸発材料の走査範囲にも限界があり、一度に蒸
発させる量に限界がある。

【０００７】そこで、近時図３に示すように蒸発材料５
（ルツボ４）を矢印Ｃ方向に回転させた状態において、
電子ビームＥを蒸発材料５の回転中心Ｏから半径方向
（Ｘ方向）に沿って同図中点線Ｓａで示すように蒸発材
料の外周部分までを往復動させながら蒸発材料を加熱蒸
発することが行われている。

【０００８】このようになせば、電子ビームＥを蒸発材
料５全体に照射させることができるため、蒸発材料を無
駄なく消費することができる。また、電子ビームの走査
は２次元的ではなく往復動であるため、その移動距離を
長くすることは比較的容易である。従って、大径のルツ
ボを使用することが可能となるため、一度に多量の蒸発
材料を加熱蒸発させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、蒸発材料５
上を照射する電子ビームＥの形状は、図３中実線Ｓａと
点線Ｓｂで示すように電子ビームの移動範囲内で変える
ことなく一定であり、また、その大きさは前述した理由
により非常に小さいスポット上のものを使用している。
つまり、非常に大きな一定の電流密度の電子ビームでも
って蒸発材料上を往復動させている。

【００１０】一方、蒸発材料５を回転させた場合、その
周速度は回転中心からの距離に比例して速くなる。つま
り蒸発材料の回転中心Ｏ部分はほとんど回転していな
い。従って、蒸発材料上を上述のように非常に大きな一
定の電流密度の電子ビームで移動させると、ほとんど回
転していない回転中心部分がその外周部分よりも強く加
熱されて早く蒸発するため、蒸発材料上において蒸発の
ムラが生じて均一な蒸着膜を形成することができなくな
ると共に、蒸発材料を一様に蒸発させることができなく
なる。また、最悪の場合には蒸発材料の回転中心部分に
ルツボ底部に到達する穴が形成されて蒸発作業ができな
くなる恐れがある。

【００１１】そこで、本発明はかかる不都合を解決する
ために、蒸発材料を回転させながら電子ビームにより加
熱蒸発させるにあたり、蒸発ムラをなくして均一な蒸着
膜を形成すると共に蒸発材料を一様に蒸発させることの
できる蒸発方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は回転している蒸発物質に電子ビームを照射
して蒸発させるにあたって、前記電子ビームを蒸発物質
の回転中心から半径方向に往復動させながら蒸発させる
方法において、前記蒸発物質に照射する電子ビームの形
状を蒸発物質の回転中心部とその外周部とで変化させる
ことにより蒸発物質上での電子ビームの電流密度を変化
させて蒸発させることを特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳説
する。

【００１４】図４は本発明に係る電子ビーム蒸発方法を
実施するための装置の一例を示す構成概略図であり、図
１，図２及び図３と同一番号のものは同一構成要素を示
すものである。

【００１５】該実施例において、図１及び図２と相違す
るところは蒸発源本体１に対してルツボ４を図示外のモ
ータ等により回転可能に組み込むと共に、一対の磁極６
ａ，６ｂの相対向する面に補助磁極片１１ａ，１１ｂを
夫々対向するように取り付けた点である。

【００１６】このように補助磁極片１１ａ，１１ｂを設
けることにより電子ビームが走査されるＸ方向のルツボ
４（蒸発材料５）の外周付近に形成される磁場が強くな
る。また、この各補助磁極片間に流れる磁束により第２
磁極片９ａ，９ｂの各開放端部間に形成される磁場が弱
くなる。その結果、磁極６ａ，６ｂ及び第２の磁極片９
ａ，９ｂとの間に形成される偏向磁場ＢはＸ方向におい
て蒸発材料５の回転中心Ｏ部分が小さくて外周に向かう
につれて次第に高くなるような分布となる。従って、図
５に示すように偏向系１０により電子ビームＥが蒸発材
料５の回転中心Ｏ付近に近づくと、第２の磁極片９ａ，
９ｂの開放端に形成される磁場が弱いため、電子ビーム
に対するＸ方向の集束作用が弱まり、電子ビームの形状
は実線Ｓｂ´で示すように楕円状となるので電流密度は
小さくなる。そして、逆に電子ビームがＸ方向に沿って
蒸発材料５の外周部に近づくと補助磁極片１１ａ，１１
ｂにより磁場の強さが次第に増大するため、電子ビーム
に対するＸ方向の集束作用が徐々に強くなり、電子ビー
ムの形状は点線Ｓａ´で示すようにスポット状になるの
で電流密度は高くなる。従って、蒸発材料上での電子ビ
ームの電流密度を回転中心から離れるに従って大きくな
るように連続的に変化させることができるため、回転し
ている蒸発材料に電子ビームを照射させても蒸発材料を
均一に加熱蒸発させることができる。

【００１７】以上の説明は本発明の一例であり、実施に
あたっては幾多の変形が考えられる。例えば、図６に示
すように補助磁極片１１ａ，１１ｂを設けた状態で第２
の磁極片９ａ，９ｂを取り外しても、図５で示したよう
に電子ビームＥの形状を蒸発材料５の回転中心Ｏ部分で
楕円上に照射させると共にその外周部分でスポット上に
照射させるようにすることができることが実験により確
認された。このように第２の磁極片がなくなれば、蒸発
材料動供給の自動化を容易に行うことが可能となり、ま
た、第２の磁極片に付着した蒸発物質が剥離してルツボ
内に落下することによるコンタミを防止することができ
る効果を有する。

【００１８】また、上記実施例では、蒸発材料上を走査
する電子ビームの形状を変化させるために、磁極６ａ，
６ｂに補助磁極片１１ａ，１１ｂを追加した場合を示し
たが、これに限定されることなく、例えば補助磁極片を
設けないで第２の磁極片の開放端の間隔を拡げても良
い。これは磁極片の間隔が広くなるにつれてその間に生
じる磁場が弱くなり、電子ビームＥがルツボ５の外周部
から回転中心Ｏに向かうにつれてＸ方向の集束作用が弱
まるためである。

【００１９】さらに、上記の実施例では、１８０度偏向
型の電子ビーム蒸発源について述べたが、これに限定さ
れることなく２７０度偏向型にも同様に実施することが
できる。

【００２０】

【発明の効果】以上のようになせば、電子ビームの電流
密度を蒸発材料の回転中心とその外周部において変化さ
せることができるため、従来のように蒸発材料の回転中
心部が強く加熱されるのを防止することができる。その
結果、蒸発材料上において蒸発のムラが生じることなく
均一な蒸着膜を形成することができると共に、蒸発材料
を一様に蒸発させることができる。また、蒸発材料の回
転中心部分にルツボ底部に到達する穴が形成されて蒸発
作業ができなくなるという最悪の状態をなくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来装置を説明するための平面図である。

【図２】図１のＡＡ断面図である。

【図３】従来装置の動作を説明するための図である。

【図４】本発明に係る電子ビーム蒸発方法を実施するた
めの装置の一例を示す構成概略図である。

【図５】本発明における動作を説明するための図であ
る。

【図６】本発明に係る電子ビーム蒸発方法を実施するた
めの装置の他の例を示す構成概略図である。

【符号の説明】

１ 蒸発源本体 ２ 電子銃 ３ ビーム通過孔 ４ ルツボ ５ 蒸発物質 ６ａ，６ｂ 磁極 ７ ヨーク ８ａ，８ｂ 第１の磁極片 ９ａ，９ｂ 第２の磁極片 １０ 偏向系 １１ａ，１１ｂ 補助磁極片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転している蒸発物質に電子ビームを照
   射して蒸発させるにあたって、前記電子ビームを蒸発物
   質の回転中心から半径方向に往復動させながら蒸発させ
   る方法において、前記蒸発物質に照射する電子ビームの
   形状を蒸発物質の回転中心部とその外周部とで変化させ
   ることにより蒸発物質上での電子ビームの電流密度を変
   化させて蒸発させることを特徴とする電子ビーム蒸発方
   法。