(57)【要約】【課題】低コストで、安全性と作業性を格段に向上させつつ、経済効率も格段に向上させることの可能な真空蒸着装置による高品質な薄膜形成を実現することができる複数ＥＢ源及び単一のＥＢ用電源を有する成膜装置を提供すること。【解決手段】ＥＢ源制御Ｉ／Ｏ変換プログラムを内蔵するＥＢ電源出力切替え器を用いて、単一のＢＥ用電源から複数のＥＢ源を選択制御することが可能な成膜装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子ビーム源を有する真空蒸着装置と、
電子ビーム用電源と、
前記電子ビーム源と前記電子ビーム源とを切り換える電子ビーム源切換え器と
を具備し、
前記電子ビーム切換え器が、前記複数の電子ビーム源の稼働制御Ｉ／Ｏプログラムに応じて前記複数の電子ビーム源に接続される電子ビーム用電源の稼働制御プログラムを変換することによって、単一の前記電子ビーム用電源で前記複数の電子ビーム源を切換えて稼働制御することができることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記複数の電子ビーム源の各々と１台の前記電子ビーム用電源との接続を、前記電子ビーム切換え器の切換えによって、前記複数の電子ビーム源の稼働を制御することができることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記電子ビーム切換え器が、前記真空蒸着装置からの制御信号及び／若しくは前記電子ビーム源からの制御信号及び／若しくは前記電子ビーム用電源からの制御信号を受信することによって、特定のＩ／Ｏ変換プログラムを選択し、且つ特定の前記電子ビーム源を選択して稼働制御することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記電子ビーム切換え器が、前記真空蒸着装置の膜厚監視装置からの信号を受信して、稼働する前記電子ビーム源を稼働制御し、若しくは前記電子ビーム源を切換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空状態で物質を蒸発させ被成膜体の表面に付着させて薄膜を形成する真空蒸着装置に係り、特に、成膜制御に用いることができる電子ビーム（ＥＢ：電子銃）の電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、レンズなどの被成膜基板の表面に薄膜を形成するための真空蒸着装置は、真空容器（真空チャンバー）と、当該容器内に設けられた蒸発源（蒸着物質）と、を備えており、被成膜基板は、真空容器内の上方に設けられた保持具（基板ドーム）に保持される。そして、上記装置において、真空状態の容器内で蒸発物質を高温に加熱すると、蒸発物質が蒸発し、この蒸発した蒸発粒子を被成膜基板に付着させる。これによって、被成膜基板の表面に蒸着材料の蒸発粒子が付着して堆積し、薄膜を形成することができる。この薄膜は、光学特性や電磁機器特性を有する薄膜となる。
【０００３】
この蒸発物質を高温に加熱するのが電子ビーム（電子銃）である。以降、電子ビーム（エレクトロンビーム）を「ＥＢ」と称する。電子ビームは、ＥＢ用高圧電源からの高圧電位を付加されたフィラメントから発生した電子を電界磁場の作用によって収束させつつ軌道を所定角度に曲げて生成される。
【０００４】
フィラメントは、タングステン等の高融点材料からなり、フィラメント加熱電源（ＥＢ用電源）の交流により加熱され、熱電子が放出可能な温度、例えば約２３００℃まで加熱される。熱電子は、電界を形成するための電極などによって加速され電子ビームを生成する。
【０００５】
軌道を所定角度に曲げられた電子ビームは、ルツボ内の金属・化合物などの蒸着物質に照射され、蒸着物質は、加熱溶融してその蒸着物質の蒸気を上部に配置された基板・レンズなどの被成膜基板に付着堆積して薄膜を形成させる。このように構成された電子ビーム発生機構が蒸着用電子銃装置である。以降、蒸着用電子銃装置を「ＥＢ源（電子ビーム源）」と称する。
【０００６】
本願に係る成膜装置は、主に上記ＥＢ源を有する真空蒸着装置と、その真空蒸着装置に高電圧を供給するＥＢ用電源とで構成される。
【０００７】
被成膜基板の種類によっては、数種類の蒸着物質を規定の膜厚の薄膜で何層もの蒸着膜を必要とすることも多く、そのための蒸着物質を収容するルツボの数も数十種におよぶこともある。蒸着物質によっては、溶融温度も溶融条件も異なるため、その仕様にあわせて電子ビームも照射する必要があり、溶融に要する照射時間なども厳密に管理する必要がある。これらの要求にこたえ得る精密にコントロール可能な成膜装置の開発が様々検討されている。
【０００８】
特許文献１には、発生した電子ビームの軌道を任意に操作するための電磁界発生機構に関する技術が開示されている。しかしこの開示技術においては、電子ビーム発生源であるフィラメントを加熱する高圧電源の仕様には及んでいない。
【０００９】
また、特許文献２には、電子ビーム発生装置における電子ビームの軌道をコントロールするための電磁界を発生させる操作コイル電源及び偏向コイル電源の制御に関する技術が開示されているが、この内容は、操作コイル電源及び偏向コイル電源の条件設定を一定のデータ記憶テーブルに記憶させ制御管理する技術思想のみであり、高圧電源の仕様には及んでいない。後述するが上記の走査コイル及び偏向コイルは、電子ビーム軌道制御を行い、蒸着物質へ入射する電子ビームの入射角を制御するための機構である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−６３６３５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６３６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
真空蒸着装置（真空チャンバー）の中には、上記のように電子ビームを発生させるＥＢ発生装置が設置されている。そして多種多様の種類の多層蒸着薄膜を生成するためには、その種類に対応した蒸着物質とそれを収容するルツボが必要であり、それらを溶融させるための電子ビームも複数必要となる。この電子ビームを発生させる装置を、以降「ＥＢ源」と称する。
【００１２】
一般的には、多種類の蒸着薄膜を生成するため、多種類の蒸着物質とルツボを真空蒸着装置内に設定するような場合は、同様に真空蒸着装置内にＥＢ源を２台併設する。それぞれのＥＢ源には、電子ビームを発生させるための高圧電源が必要になる。以降、この電子ビームを発生させるための高圧電源を「ＥＢ用電源」と称する。
【００１３】
被成膜基板には、光学的用途または物理的用途に応じた種々の薄膜を、規定の厚さで順番に精度よく生成する必要があるが、蒸着される蒸着物質の種類によっては、ルツボ内で溶融又は昇華する温度やそれに要する熱エネルギーも異なり、また蒸着させる時間も非常に緻密な管理を行う必要がある。
【００１４】
そのためには、電子ビームの強度や照射時間または照射角度に至るまで精密なＥＢ源の条件設定が必要とされ、当然のことながらその設定値が近似する蒸着物質ごとにグルーピングされ、その同一グループの溶融に２台のうちの同一の１台のＥＢ源が用いられる。そのため上記のような多種類薄膜形成においては２台のＥＢ源が予め真空蒸着装置（真空チャンバー）の中に設置されている。もちろんＥＢ源の数は２台に限定するものではなく、３台以上もあってもよい。
【００１５】
そして上記ＥＢ源には、高圧電流を付加するためのＥＢ用電源が真空蒸着装置外に併設されている。通常、１台のＥＢ源を制御するＥＢ電源は、ＥＢ源の仕様に合わせて専用に１台併設されている。よって、真空蒸着装置内に２台のＥＢ源を有する場合は、ＥＢ源ごとの仕様に合わせたＥＢ電源が各々２台併設されることになる。
【００１６】
例えば上記２台のＥＢ源を、仮にＥＢ源１とＥＢ源２とした場合、それらに電子ビームを照射するための制御機構は、ＥＢ源１側制御とＥＢ源２側制御とに分かれており、それぞれ別のＩ／Ｏ制御となる。これによって、ＥＢ用電源も１ＥＢ用電源と２ＥＢ用電源が２台必要となり、それぞれのＥＢ用電源とＥＢ源１及びＥＢ源２の電源仕様は専用仕様となる。つまり、ＥＢ源１を稼働制御するＩ／Ｏプログラムは、１ＥＢ用電源からの電力信号に対して専用に制御を行い、同様にＥＢ源２を稼働制御するＩ／Ｏプログラムは、２ＥＢ用電源からの電力信号に対して専用に制御を行う。同様に、自動運転のための信号系やＥＢ源１制御用のＩ／Ｏ、ＥＢ源２制御用のＩ／Ｏがそれぞれ別個に必要であった。
【００１７】
２台のＥＢ用電源を単純に大容量２台分仕様のＥＢ用電源に代えた場合は、この１台で真空蒸着装置内のＥＢ源１及びＥＢ源２にそれぞれ同様に電源仕様が及ぶことになるため、各ＥＢ源を制御する各々のＩ／Ｏプログラムには対応できない。つまり、２台のＥＢ源に対して１台のＥＢ電源で賄おうとした場合は、２台のＥＢ電源をそのまま１台のＥＢ電源内に形成するような構成に等しく、装置コストの削減もわずかにすぎないものであった。
【００１８】
つまり容量の低いＥＢ用電源であれば２台を必要とし、コストがかかる。また２台分仕様ＥＢ電源は高価となり、コストメリットが生じない。
【００１９】
近年は異なる材料による多層で且つ膜厚の異なる多層薄膜の成膜要求が多く、そのために都度ＥＢ用電源、ＥＢ源、蒸着物質そしてルツボ等を交換し、再セッティングして多層薄膜生成に対応するには時間と費用がかかり現実的ではない。
【００２０】
また従来は、異なる蒸着物質の成膜生成を行うにあたっては、各々のニーズに対応した異なる真空蒸着装置及びＥＢ電源をそれぞれ用意していたため、大きなコスト要因となっていた。仮に装置を共用するにしても、ニーズごとにＥＢ電源やＥＢ用電源を交換するなど、装置の取り外し及び再セッティングが煩わしく多くの時間と労力を要していた。
【００２１】
薄膜生成効率においても、単一の電子ビームを用いて多数のルツボから異なる蒸発物質を蒸発又は昇華させて多層薄膜を形成する場合には、ルツボの配置により電子ビームの効率が大きく相違するため、必要以上に多数のルツボが設定された場合には使用効率が大きく低下するという問題点もあった。
【００２２】
以上のように、多種多様の蒸着膜を均質に多層蒸着できる成膜生成装置において、複数のＥＢ源の稼働が必要であり、かつ複数のＥＢ源に安定した電圧を供給できる１台対応の汎用のＥＢ用電源の開発が望まれていた。
【００２３】
このため、本発明では、上記不都合を改善し、特に、低コストにて、真空蒸着装置による高品質な多層薄膜形成を実現することができる複数ＥＢ源に対応できるＥＢ用電源を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明に係る成膜装置は、
複数の電子ビーム源を有する真空蒸着装置と、
電子ビーム用電源と、
前記電子ビーム源と前記電子ビーム源とを切り換える電子ビーム源切換え器と
を具備する成膜装置であって、
前記電子ビーム切換え器が、前記複数の電子ビーム源の稼働制御Ｉ／Ｏプログラムに応じて、前記複数の電子ビーム源に接続される電子ビーム用電源の稼働制御プログラムを変換することによって、単一の前記電子ビーム用電源で前記複数の電子ビーム源を切換えて稼働制御することができることを特徴とする。
また、本発明に係る成膜装置は、
前記複数の電子ビーム源の各々と１台の前記電子ビーム用電源との接続を、前記電子ビーム切換え器の切換えによって、前記複数の電子ビーム源の稼働を制御することができることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る成膜装置の電子ビーム源切換え器（以降、電子ビーム源切換え器を「ＥＢ源切換え器」と称する。）は、例えば真空蒸着装置内にＥＢ源１とＥＢ源２が２台併設されていた場合、１台のＥＢ用電源からの電力信号をＥＢ源１又はＥＢ源２に切換えて対応するため、１台のＥＢ用電源で対応することができる。同様に複数のＥＢ源が真空蒸着装置内に併設されていた場合も、ＥＢ源切換え器により１台のＥＢ用電源で対応することができる。
【００２６】
本発明に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、複数のＥＢ源の稼働制御Ｉ／Ｏプログラムに応じて、複数のＥＢ源に接続されるＥＢ用電源の稼働制御プログラムを前記複数のＥＢ源用に変換することによって、単一の前記ＥＢ用電源で前記複数のＥＢ源を稼働制御することができることを特徴とする。
【００２７】
２台のＥＢ源を交互に駆動させる場合、１ＥＢ源仕様のＥＢ用電源を２台又は２ＥＢ源仕様のＥＢ用電源を１台使用するよりも１ＥＢ用電源と本発明に係る成膜装置のＥＢ源切換え器の組み合わせで成膜装置を構成することによりコストダウンが図れる。つまり従来のように、個々のＥＢ源に対応した個別のＥＢ用電源を必要とすることがなくなるため、１台のＥＢ用電源で賄うことができ、設備費用の大きな削減につながる。また、多種類多層の薄膜生成のための成膜装置の共通化、共用化が図られるため、製造コストの大きな削減につながる。
【００２８】
本発明に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、前記真空蒸着装置からの制御信号及び／若しくは前記ＥＢ源からの制御信号及び／若しくは前記ＥＢ用電源からの制御信号を受信することによって、特定のＩ／Ｏ変換プログラムを選択し、且つ選択された前記特定のＩ／Ｏ変換プログラムに対応する前記ＥＢ源を選択して稼働制御するため、ＥＢ源側の制御機構には何らシステム変更を要せずに対応することができる。つまり、ＥＢ源側システムは汎用のままで対応できる。同様に、ＥＢ用電源側の仕様においても個別ＥＢ源仕様なめの仕様変更を要せずに、汎用のＥＢ用電源で対応することができる。
【００２９】
本発明に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、前記成膜装置の被成膜基板の生成された薄膜の厚さに応じて稼働する前記電子ビーム源を制御し、若しくは前記ＥＢ源を切替え制御することができることを特徴とする。真空薄膜装置内に設置された光学反射率測定装置等の膜厚計の成膜状況に応じた制御信号に従って、ＥＢ源の切換えを行い、同時にＥＢ用電源の接続も切換える。
【００３０】
つまり、特定の蒸着物質の薄膜が必要な厚さで形成されたことを光学膜厚計が認知すると、その信号を得たＥＢ切換え器は、稼働中のＥＢ源へのＥＢ用電源からの電力供給を停止し、次の蒸着物質溶融のためのＥＢ源へ電力を供給するためＥＢ用電源の接続を切換える。前述のように単一のＥＢ用電源で対応が可能である。
【００３１】
本発明に係る成膜装置のＥＢ源切換え器の実施により、従来の２台ＥＢ源仕様の成膜装置のシステム構成から大幅なコストダウンが可能になる。既設の１ＥＢ源仕様の真空蒸着装置にＥＢ源を増設する場合も容易に増設が可能になる。
【００３２】
新たなＥＢ用電源を設置する必要もなく、最低限度の電力を供給できる１台のＥＢ用電源１台で賄うことができるため、消費電力も経済的である。
【００３３】
本発明に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、ＥＢ用電源出力の制御及びＥＢ源との各信号のやり取りは、真空蒸着装置仕様のＩ／Ｏプログラムを直接変換して実行するため、ＥＢ用電源の制御システムから独立して運転が可能である。
【００３４】
本発明に係る成膜装置は、ＥＢ源切換え器により、ＥＢ源及びＥＢ用電源は汎用性のある装置であれば使用可能となるため、成膜装置システム全体として大きな汎用性を有する。単一の真空蒸着装置を用いて異なる蒸着物質毎に別個のＥＢ源に交換して使用する従来の場合と比較しても、交換の際のセッティングが極めて簡易であり煩わしさがなく良好な作業性を得ることができる。加えて蒸着装置が占有する面積の狭小化という効果も得られる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、単一の真空蒸着装置を用いながら異なる成膜ニーズに簡易に対応することが可能な複数のＥＢ源を単一のＥＢ用電源によって稼働できるため、成膜装置の大きなコスト低減が可能になる。また、本発明によれば、成膜品質に加えて安全性と作業性を格段に向上させつつ経済効率も格段に向上させることの可能な成膜装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置のシステム構成を示した概念図である。
【図２】従来の成膜装置の構成を示した概念図である。
【図３】従来のＥＢ源の構成を示した概念図である。
【図４】従来の成膜装置で、ＥＢ源とＥＢ用電源を２台ずつ用いた場合の構成を示した概念図である。
【図５】従来の成膜装置で、２台のＥＢ源と１台の２ＥＢ仕様電源を用いた場合の構成を示した概念図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器の入力側を示す写真図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器の出力側を示す写真図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器の内部を示す写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。
【００３８】
図２は、従来の成膜装置の構成を示した概念図である。本図に示すように、本発明に係る成膜装置１は、真空状態で被成膜基板３に薄膜を形成する真空蒸着装置（真空チャンバー）２と、電子ビーム発生装置（ＥＢ源）４に高電圧を供給するＥＢ用電源５と、電源制御盤６、真空ポンプ７で構成されている。
【００３９】
図２で示す真空蒸着装置２のなかには、複数のＥＢ源４及びＥＢ源駆動装置１６と蒸着物質８を設置するためのルツボ９又はルツボ９を装着するハース及びルツボ又はハース駆動装置２３、蒸気粒子１０を調整するシャッター１１及びシャッター駆動装置２４、被成膜基板３を固定する基板ドーム１２、ヒータ１３、光学反射率膜厚計１４等で構成されている。
【００４０】
真空蒸着装置２内は、最初は粗引きポンプで吸引され、その後真空ポンプ７で空気吸引し真空状態になる。真空状態は、蒸着物質８が被成膜基板３に蒸着する際、障害となる空気や不純物を取り除く効果を発揮する。
【００４１】
図３は、従来の電子ビーム（ＥＢ）源の構成を示した概念図である。
【００４２】
次に図２と図３を用いて成膜装置１の成膜工程について説明する。ＥＢ用電源５より約６ｋＶの電位を供給されたＥＢ源４内のフィラメントユニットは、電子ビーム（ＥＢ）１５を発生させ、電子ビーム１５は高圧電位によって発生した磁界電界によって軌道を曲げられ収束して、ルツボ９内の蒸着物質に照射される。電子ビーム１５の照射エネルギーは、熱エネルギーに変換されて蒸着物質８を溶融又は昇華させ蒸気粒子１０を発散する。
【００４３】
蒸着物質８から溶融又は昇華した蒸着物質の蒸気粒子１０は真空蒸着装置２内の真空中を高自由度で走行し、基板ドーム１２に固定された被成膜基板３の表面に蒸着し堆積する。レンズ等の被成膜基板３は、このように蒸着物質が蒸着して薄膜が生成される。生成された薄膜の厚さは、膜厚計や光学反射率膜厚計１４などを用いて測定管理され、目的の膜厚を得ることができる。真空蒸着装置２内の上部に設置された基板ドーム１２は、回転することによって設置された被成膜基板３に蒸着する蒸着粒子の膜厚が均一になるように駆動制御される。またシャッター１１もその開閉または位置移動によって、蒸着粒子の蒸着量を制御する。
【００４４】
図３に示すように、ＥＢ用電源５から供給された高圧電位は制御装置１６によって制御された変更コイル電源１７を経由して偏向コイル２０に至る。加熱されたフィラメント１９から放出された電子は、アノード１８で収束され、その後、走査コイル２２によって生成した強力な磁界によって電子ビームとなり軌道を変えてルツボ９内の蒸着物質を溶融する仕組みになっている。
【００４５】
アノード１８はアース電位となっており、フィラメント１９とある一定間隔をもって設置されている。このアノード１８とフィラメント１９との距離は、空間電荷の影響を考慮され、電子ビームの最大ビーム電流値を決定する大きなファクタとなっている。
【００４６】
蒸着物質８は、真空蒸着装置２内の円盤状に配置された複数のルツボ９に蒸着物質８ごとに設置される。蒸着物質８には、例えばＳｉＯ２（シリカ）やＺｒＯ２（ジルコニア）などレンズの反射率を改善するための物質が選択されて、被成膜基板３であるレンズに蒸着し薄膜を生成する仕組みである。あるひとつの蒸着物質８の被成膜基板３への薄膜生成が終了すると、電子ビーム１５は軌道を変更し及び／又はルツボ収容円盤（ハースライナー）が回転しながら位置変更し、新たな蒸着物質１５への電子ビーム照射が開始され、上記のように新たな蒸着物質８が被成膜基板３表面に蒸着し多層の薄膜を形成していく。
【００４７】
図２に示すように、ＥＢ用電源５は、高圧電源回路（たとえば３相２００Ｖ）３１、加速電圧制御部（例えば約６ｋＶ）３２、フィラメント電流制御部３３、外部Ｘ・Ｙスキャン制御部３４、外部Ｘ・Ｙポジション制御部３５等の制御回路で構成されている。ＥＢ用電源５は、制御盤内のリレーを介して電源制御盤６によってパソコンシステム同様にコントロールされて真空蒸着装置を自動稼働及び制御している。高圧電源回路３１による高圧電位はＥＢ源４のフィラメント１９を加熱させて電子ビーム１５を発生させる。同様にＢＥ源１５の偏向コイル２０を含むフィラメントユニット及びスキャンコイルユニット等の磁界電界発生機構に高圧電位を付加し、電子ビーム軌道を集約させ、且つ走査コイル２２を含むＸ・Ｙスキャン制御機構及びＸ・Ｙポジション制御機構を働かせて、軌道調整し、電子ビーム１５をルツボ９内の蒸着物質８に照射させる。
【００４８】
このように多種類蒸着物質の蒸気粒子１０は、被成膜基板３に蒸着されて薄膜を生成し、その薄膜の膜厚や精度は、水晶膜厚計や光学反射率膜厚計１４等によって計測管理されている。膜厚計測データは、成膜装置の制御Ｉ／Ｏを経由してＥＢ源制御盤１６にフィードバックされて、ＥＢ源４の駆動を制御管理する仕組みになっている。特に光学系のレンズ反射率防止のための薄膜生成においては膜厚数μオーダの薄膜形成を約６０層形成させるなどの緻密な精度管理が必要とされる。
【００４９】
図４は、従来の成膜装置１で、ＥＢ源４とＥＢ用電源５を２台ずつ用いた場合の構成を示した概念図である。上記のように蒸着物質８の種類が多い場合は、真空蒸着装置２内に１台のＥＢ源４による蒸着物質８及びルツボ９数では不足するため、もう一台のＥＢ源４及び蒸着物質８及びルツボ９を設置しなければならない。図４は、２台ずつのＥＢ源４そしてＥＢ源４に高圧電位を供給するためのＥＢ用電源５を用いる場合の成膜装置全体の構成を概念図で示しており従来の構成である。
【００５０】
同図に示すように、２台のＥＢ源４をそれぞれＥＢ源１及びＥＢ源２、２台のＥＢ用電源５をそれぞれ１ＥＢ用電源及び２ＥＢ用電源とした場合、１ＥＢ用電源はＥＢ源１専用に稼働し、２ＥＢ用電源はＥＢ源２専用に稼働するシステムとなっている。これは成膜装置１内の制御機構が予めＥＢ源１用のＩ／Ｏプログラム及びＥＢ源２用のＩ／Ｏプログラムが設定されているため、その仕様に応じた１ＥＢ用電源をＥＢ源１の稼働に設定し、同様に２ＥＢ用電源はＥＢ源２の稼働に設定し構成する必要があるからである。
【００５１】
つまり２台のＥＢ源４を稼働させるためには、２台の専用ＥＢ用電源５を設置する必要があり設備コストを要する構成となっていた。
【００５２】
図５は、従来の成膜装置１で、２台のＥＢ源４と１台のＥＢ用電源５を用いた場合の構成を示した概念図である。同図は、上記のような２台のＥＢ源４と２台のＥＢ用電源５を用いた場合に対して、２台のＥＢ用電源５を１台の２ＥＢ仕様電源に集約した場合の構成を概念図で示している。
【００５３】
この場合は、ＥＢ電源５が１台になったため大きなコストダウンが図られたように思える。しかし実際は、２台のＥＢ源１及びＥＢ源２を稼働制御するＩ／Ｏプログラムは上記のように別構成になっているため、外見上１台に集約された２ＥＢ仕様電源であっても、内部の回路構成及び制御システムはＥＢ源１用及びＥＢ源２用にそれぞれ別仕様となっており、部品及び回路、制御機構も別となり、ＥＢ用電源５を１台に集約することのコストメリットは生かされていないといえる。
【００５４】
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のシステム構成を示した概念図である。本発明の一実施形態に係る成膜装置は、ＥＢ源１及びＥＢ源２のように２台のＥＢ源４に対して、ＥＢ源切換え装置を介して１台のＥＢ用電源５に連接されている。ＥＢ源切換え装置はリレー等を介して電気的に切換えられる。
【００５５】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、ＥＢ用電源５から約６ｋＶの高圧を一方のＥＢ源１に供給して、ＥＢ源１からはＥＢ源１内に設置されたルツボ９内の蒸着物質８が加熱溶融されて被成膜基板３に薄膜が生成される。その薄膜生成状態は、光学反射率膜厚計１４などで生成状態を監視されており、必要な種類の蒸着物質が必要な厚さに蒸着された際、蒸着の終了をＥＢ源切替え器に送信する。ＥＢ切換え器は、上記信号を受けて、ＥＢ源１に対するＥＢ用電源５の高圧電位負荷を停止する。そして、その後たとえばＥＢ源２に対してＥＢ用電源５の高圧電位を切換える。
【００５６】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、上記のように真空蒸着装置２内のＥＢ源１からＥＢ源２への切換えにおいて、それぞれのＥＢ源に対する２ＥＢ仕様電源を必要とせずに、１台の同じＥＢ用電源５のみで切り替えて対応することができる。
【００５７】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、ＥＢ用電源５と２台のＥＢ源４の間に介在して回路及び制御機能を切換えて制御することにより、図５に示したような２ＥＢ仕様電源におけるデメリットを大きく解消したものである。
【００５８】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、ＥＢ源１用のＩ／ＯとＥＢ源２用のＩ／Ｏを、稼働するＥＢ源１又はＥＢ源２の選択に応じて選択し、その選択したＩ／Ｏプログラムを接続するＥＢ用電源５仕様に合わせて修正プログラムで変換して制御するため、まったく同じＥＢ用電源１台で２台のＥＢ源４を制御稼働することができる。
【００５９】
例えば、ＥＢ用電源５がＥＢ源１稼働のためのＩ／Ｏ仕様の１ＥＢ用電源であっても、ＥＢ源２稼働の際は、ＥＢ源切換え器内においてＥＢ源２仕様のＩ／Ｏプログラムに応じたプログラムに変換して１ＥＢ用電源を制御し機能を対応させる。このため、ＥＢ源２は、１ＥＢ用電源からＥＢ源２仕様のＩ／Ｏプログラムに変換された制御を受けることができるようになり、本来の２ＥＢ用電源からの制御と何ら変わらない制御を受けることができる。これは、ＥＢ切換え器のなかでプログラムを変換用プログラムにリレーチェンジするだけで対応できる。
【００６０】
同様に、本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、ＥＢ用電源がＥＢ源２稼働のためのＩ／Ｏ仕様の２ＥＢ用電源であっても、ＥＢ源１稼働の際は、ＥＢ源切換え器内においてＥＢ源１仕様のＩ／Ｏプログラムに応じたプログラムに変換して２ＥＢ用電源に制御機能を連接させる。このため、ＥＢ源１は、２ＥＢ用電源からＥＢ源１仕様のＩ／Ｏプログラムに変換された制御を受けることができるようになり、本来の１ＥＢ用電源からの制御と何ら変わらない制御を受けることができる。
【００６１】
上記については、ＥＢ源１とＥＢ源２の２台のＥＢ源４を１台のＥＢ用電源５に対する切換えについて説明したが、ＥＢ源が３以上ある場合も同様のシステムで切替えが対応可能であることはいうまでもない。
【００６２】
ＥＢ用電源５は高圧電源回路部３１のみの構成ではなく、加速電圧制御部３２やフィラメント制御部３３、外部Ｘ・Ｙスキャン制御部３４、外部Ｘ・Ｙポジション制御部３５等の制御回路も有している。本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器によれば、ＥＢ用電源５を構成する加速電圧制御部３１やフィラメント制御部３３、外部Ｘ・Ｙスキャン制御部３４、外部Ｘ・Ｙポジション制御部３５等の機能も上記と同様に同一のＥＢ用電源５で、複数のＥＢ源４の機能を制御することができる。
【００６３】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、これらのＥＢ源４仕様に応じたＩ／Ｏプログラム変換機能及びＥＢ源切換え機能そして真空蒸着装置２を含めた成膜装置１全体制御機能を、ＥＢ源切換え器内の機能として有することにより、従来の１台ＥＢ源４と１台ＥＢ用電源５仕様となんら変わることなく、多数ＥＢ源を有する成膜装置全体を１台のＥＢ用電源で稼働制御することが可能になる。
【００６４】
例えば真空蒸着装置２内の光学反射率膜厚計１４等の成膜生成監視システムからの膜厚測定データ信号は、ＥＢ源切換え器に受信されることによって、ＥＢ源４への供給電位の増減指示や供給時間増減指示に変換されて成膜生成管理に用いられる。ＥＢ源４への電位及び磁界電界形成のための偏向コイル・走査コイルへの電力供給仕様の設定変更等においても、スキャン／ポジション制御についても、ＥＢ源切換え器内のＩ／Ｏ設定及びプログラム設定の切換えによって、ＥＢ用電源５に対して制御コントロールすることができる。これは、ＥＢ源切換え器内に上記制御プログラムが、切換え用の制御プログラムとして予め備わっていることによって制御コントロールできる。それらの詳細プログラムについては、Ｉ／Ｏプログラムの変更修正と同じく公知のアルゴリズムにおいて対応できる。
【００６５】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、上記のようにＩ／Ｏプログラムの切換え変更によって電流・電圧回路を制御することもできるため、例えば高圧電流を流しながら切換えを行うことも可能であるし、電圧・電流ともに切り替えを行うことも可能である。これらの切換えは当然のことではあるが安全回路の対応と共に切替えられる。
【００６６】
ＥＢ源４内のルツボ駆動装置２３の制御や、蒸着粒子量調整のためのシャッター駆動装置２４の制御、基板ドーム１２の回転制御、そして真空ポンプ７稼働制御についても、従来はパソコン制御機能を有する電源制御盤６によって成膜装置全体を自動制御していたが、真空蒸着装置２と電源制御盤６の間にＥＢ源切換え器が介在しても何ら変わることはない。また、電源制御盤６の機能を本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器に集約して一体型とすることもできる。仕様の異なるＥＢ用電源５が複数台設置されていた従来のシステムに対する自動制御に比較して稼働切換えが遥かに容易であるといえる。
【００６７】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器は、成膜装置１全体の稼働制御において、ＥＢ源４やルツボ駆動装置２３及び真空ポンプ７制御を含む真空蒸着装置２そしてＥＢ用電源５それぞれの個別装置の仕様に応じた制御プログラムの変更切換えができるため、前記それぞれの装置仕様を関連装置の制約によって限定的に選択する必要がなくなる。つまり汎用装置同士の成膜装置システム構成であっても、本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切換え器の導入によって、支障のない成膜装置稼働が可能になる。
【００６８】
図６は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器の入力側を示す写真図である。
同図は、電源がＯＮで、ＲＥＤＹ（緑）ランプ及びＥＸＴ（黄）ランプが点灯している状態である。これはＥＢ源の切換えが可能な状態であり、外部からの制御も可能な状態を示している。外部制御の方法は信号入力が可能であればリモコン制御であってもよい。
【００６９】
図７は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器の出力側を示す写真図である。
図８は、本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器の内部配線を示す写真図である。
【００７０】
本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器の仕様は、例えば以下のような電気仕様の構成で実現化できる。
電源入力              単相２００Ｖ±１０％
周波数                ５０／６０Ｈｚ
消費電力              単相２００Ｖ  ０．１２Ａ  ２４Ｗ
加速電圧              −４．０ＫＶ〜−７．０ＫＶ
エミッション電流      ０〜１．０Ａ
リレー
定格電流          ２０ＫＶｐ−ｐ（ＤＣ〜６０Ｈｚ）
連続通電電流      ７５Ａ（ＤＣ〜６０Ｈｚ）
駆動電圧          ＤＣ２４Ｖ  コイル部は交換可能。
リレーＯＦＦでＥＢ源１
リレーＯＮでＥＢ源２
【００７１】
また安全機能としては、保護回路は、高圧（ＡＣＣ）検出回路が高圧印加を検出すると切替え禁止になり、フィラメント電流検出回路が、フィラメント電流が流れていることを検出すると切替え禁止になる等の対応ができる。その他の安全機能としては、下記のようなランプ表示機能を備えることにより視認確認の確実性をも向上できる。
表示
ＲＥＡＤＹ        緑        切替え可能時、点灯する。
ＡＣＣ  ＤＥＴ    赤        高圧（ＡＣＣ）が印加時、点灯する。
ＦＩＬ  ＤＥＴ    赤        フィラメント電流が流れている場合、点灯する。
ＥＸＴ            橙        本器が外部制御の状態時、点灯する。
ＥＢ１            黄        ＥＢ１側に切替え時、点灯する。
ＥＢ２            黄        ＥＢ２側に切替え時、点灯する。
【００７２】
上記の電気仕様及び安全機能は、一実施例であり、公知技術で対応可能であり本発明の技術思想に含まれることはいうまでもない。
【００７３】
また本発明の一実施形態に係る成膜装置のＥＢ源切替え器は、従来ＥＢ用電源に付属している電源制御盤６を内部に取り込むことにより不要にすることができる。電源制御盤６内の回路動作をＥＢ源切換え器及び成膜装置側で行えばよい。
【００７４】
なお本発明は、上述した実施例形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。これらはすべて、本技術思想の一部である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
上述したように、本願に係る発明によれば、薄膜生成における安全性と作業性を格段に向上させつつ、経済効率も格段に向上させることの可能な安価な汎用性のある成膜装置が実現される。よって、本願は、各種産業に対して大きな有益性をもたらすものであり、産業上の利用可能性は非常に大きい。
【符号の説明】
【００７６】
１  成膜装置
２  真空蒸着装置（真空チャンバー）
３  被成膜基板
４  ＥＢ源（電子ビーム発生装置）
５  ＥＢ用電源
６  電源制御盤
７  真空ポンプ
８  蒸着物質
９  ルツボ
１０  蒸気粒子
１１  シャッター
１２  基板ドーム
１３  ヒータ
１４  光学反射率膜厚計
１５  電子ビーム（ＥＢ）
１６  ＥＢ源制御装置
１７  偏向コイル電源
１８  アノード
１９  フィラメント
２０  偏向コイル
２１  走査コイル電源
２２  走査コイル
２３  ルツボ又はハース駆動装置
２４  シャッター駆動装置
３１  高圧電源回路部
３２  加速電圧制御部
３３  フィラメント電流制御部
３４  外部Ｘ・Ｙスキャン制御部
３５  外部Ｘ・Ｙポジション制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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