(57)【要約】【課題】  ポールピース対のクリーニングが不要な電子ビーム蒸着用電子銃装置を提供する。【解決手段】  電子ビーム２の形状を補正するための補正偏向磁場２２を発生する補正装置１５をるつぼ１１を挟んで電子銃１４の反対側に設ける。補正装置１５を構成するポールピース対がるつぼ１１上方にポールピース対１８が存在しないように、ヨーク板端部８ｃ（８ｄ）とポールピース端部１８ｃ（１８ｄ）がるつぼ１１の幅よりも広い一定の間隔となるように電子銃１４と補正装置１５が配置される。ヨーク部８で形成した偏向磁場１２ａとポールピース対１８で形成した補正偏向磁場２２の合成磁場２３がるつぼ１１上方に形成される。合成磁場２３の強度は、電子ビームが描く軌道の全域にわたり一様となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム発生手段から発生した電子ビームを偏向磁場発生手段が発生する偏向磁場により偏向してるつぼ内に収容された蒸着材料に入射させると共に、走査コイルにより電子ビームを蒸着材料上で走査する電子ビーム蒸着用電子銃装置において、電子銃本体内に前記電子ビーム発生手段と前記偏向磁場発生手段と走査コイルとを収容すると共に、
前記偏向磁場と同一方向の補正偏向磁場を発生する手段を前記るつぼを挟んで前記電子銃本体と反対側に前記電子銃本体とは空間をおいて独立して設け、
前記るつぼ上方に前記偏向磁場と前記補正偏向磁場を重畳させた合成偏向磁場を形成することを特徴とする電子ビーム蒸着用電子銃装置。
【請求項２】
前記補正偏向磁場発生手段は、間隔をおいて配置されるポールピース対と、該ポールピース対を励磁する励磁コイルまたは永久磁石から構成されることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム蒸着用電子銃装置。
【請求項３】
前記ポールピース対は、るつぼの上面と同じ高さ又はるつぼの上面よりも低い位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム蒸着用電子銃装置。
【請求項４】
前記ポールピース対の間に反射電子が入射する開口部を有する反射電子トラップを設け、
前記反射電子トラップは、前記ポールピース対の間に形成される補正偏向磁場によって前記蒸着材料からの反射電子を偏向して開口部へ取り込むことを特徴とする請求項２又は３記載の電子ビーム蒸着用電子銃装置。
【請求項５】
前記反射電子トラップの開口部は、前記るつぼの上面と同じ高さ又はるつぼの上面よりも低い位置に配置されることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム蒸着用電子銃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子銃からの電子ビームを偏向してるつぼ内の蒸着材料に照射するように成した電子ビーム蒸着用電子銃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム蒸着用電子銃装置は、一般に、真空排気された蒸着室に設置されており、蒸着材料が充填されたるつぼに電子ビームを照射し、蒸着材料の加熱、溶融、及び蒸気化するために利用されている。電子ビーム蒸着用電子銃装置は、特に薄膜形成用途の蒸着装置に内蔵され、主に光学薄膜形成に利用される場合が多い。
【０００３】
また、このような装置においては、電子ビームをるつぼ内で２次元的に走査させ、るつぼ内の蒸着材料を均一に溶解させることが行われる。（例えば、特許文献１参照）
図１に従来の電子ビーム蒸着用電子銃装置を示す。図１（ａ）は装置の正面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は装置磁場の強度分布図である。
【０００４】
図１において、１は電子銃、１１はるつぼであり、電子銃１から発生した電子ビーム２は、るつぼ１１の内部に収容された蒸着材料１０に照射される。るつぼ１１は、図１（ｂ）のように回転台に複数設けられ、回転台を回転させることにより、任意のるつぼを電子ビーム照射位置に配置することができる。
【０００５】
前記電子銃１は、電子ビーム２を発生するフィラメント３と電子ビーム２の発散角を制御するウェネルト４と電子ビーム２を加速するアノード５を備えている。さらに電子銃１は、上方に向けて発生した電子ビーム２をるつぼ１１に入射するように１５０°以上（例えば１８０°）偏向する偏向磁場１２を発生するための偏向コイル７と、電子ビーム２を蒸着材料１０上で２次元的に走査する走査コイル６と、前記偏向磁場１２を電子ビーム軌道上に形成するためのヨーク部８と、電子ビーム２の形状を補正する磁場１３を形成するためのポールピース対９を備えている。
【０００６】
前記ヨーク部８は前記偏向コイル７を挟んで対向配置されるヨーク板８ａとヨーク板８ｂで構成されており、偏向コイル７によって励磁されている。これによりヨーク板８ａとヨーク板８ｂの間及びその近傍である電子ビーム２の軌道上には、電子ビーム２と直交する偏向磁場１２が形成される。
【０００７】
前記ポールピース対９は、ヨーク板８ａとヨーク板８ｂにそれぞれ磁気的に接続されるポールピース９ａとポールピース９ｂで構成されており、偏向コイル７によって励磁される。このポールピース対９は、電子銃１本体からるつぼ１１を避けて張り出すように配置される。張り出したポールピース対９は、るつぼ１１の上面よりも上方に位置しており、ヨーク部８で形成された偏向磁場１２と同じ方向に、電子ビーム２の形状を補正するための電子ビーム２と直交する磁場１３をるつぼ１１上方に形成する。
【０００８】
また、走査コイル６は、環状鉄心６ａにＸ方向走査用コイル６ｂとＹ方向走査用コイル６ｃが巻かれた走査用電磁コイル体で、電子ビーム２の通路上に位置されている。
【０００９】
このように構成された装置において、電子銃１のフィラメント３から発生された電子ビーム２は、アノード５によって加速され、ヨーク部８がヨーク板８ａとヨーク板８ｂの間及びその上空に形成する偏向磁場１２によりラーモア円を描くように１５０°以上偏向されてるつぼ１１内に収容された蒸着材料１０に照射される。この際、電子銃１からの電子ビーム２は走査コイル６が形成する二次元方向走査用磁場を通過するので、電子ビーム２は蒸着材料１０上を二次元方向に走査されることになる。
【００１０】
蒸着材料１０を均一に加熱するためには、蒸着材料１０上における電子ビーム２のスポット形状が正円形であることが好ましく、そのために偏向磁場１２の強度は、電子ビーム２が描く軌道空間の全域にわたり一様であることが望まれる。
【００１１】
一方、ヨーク部８が形成する偏向磁場１２は、ヨーク部８から遠ざかる程弱まり電子ビーム２が描くラーモア円の半径も大きくなるため、蒸着材料１０上における電子ビーム２のスポット形状は、ヨーク部８から遠ざかる方向に尾を引く長円形になってしまう。ポールピース対９は、ヨーク部８から遠ざかる程弱まるヨーク部８が形成する偏向磁場１２の分布を補正するために設けられている。
【００１２】
すなわち、ポールピース対９の先端部分は間隔が狭められてその分磁場強度が高められており、その磁場強度が高い部分からヨーク部８へ向かうほど強度が弱まる磁場１３が形成される。
【００１３】
このように、ヨーク部８から遠ざかる程弱まる偏向磁場１２の強度分布は、逆にヨーク部８に近付くほど弱まる磁場１３が重畳されることによって打ち消されるため、るつぼ１１上空における偏向磁場は、図１（ｃ）において点線で示すように電子ビームが描く軌道空間の全域にわたり一様となる。この結果、蒸着材料１０には整った円形スポットの電子ビーム２が入射して加熱されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平０４−６０４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図１のような電子ビーム蒸着用電子銃装置で蒸着材料１０を加熱した場合、ポールピース対９には蒸着材料１０の蒸発粒子が付着し堆積してしまう。ポールピース対９に付着した堆積物は経時的に増加し、付着力より自重による重力作用が上回るとるつぼ１１上に堆積物が落下する。るつぼ１１に堆積物が落下すると、現在使用中の蒸着材料が過去に使用してた材料により汚染されたり、蒸着材料１０の突沸が起こってるつぼ１１上方の基板に突沸した蒸着材料１０が付着することがある。
【００１６】
このため、ポールピース対９に付着した堆積物を定期的に取り除くクリーニング作業を行っていたが、生産性を損なうという問題があった。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏向磁場の分布を一様にして電子ビームのスポット形状を補正しつつ、ポールピースのクリーニング作業が不要となり生産性を高めることができる電子ビーム蒸着用電子銃装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成する本発明の電子ビーム蒸着用電子銃装置は、電子ビーム発生手段から発生した電子ビームを偏向磁場発生手段が発生する偏向磁場により偏向してるつぼ内に収容された蒸着材料に入射させると共に、走査コイルにより電子ビームを蒸着材料上で走査する電子ビーム蒸着用電子銃装置において、電子銃本体内に前記電子ビーム発生手段と前記偏向磁場発生手段と走査コイルとを収容すると共に、
前記偏向磁場と同一方向の補正偏向磁場を発生する手段を前記るつぼを挟んで前記電子銃本体と反対側に前記電子銃本体とは空間をおいて独立して設け、
前記るつぼ上方に前記偏向磁場と前記補正偏向磁場を重畳させた合成偏向磁場を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、偏向磁場の分布を一様にして電子ビームのスポット形状を補正しつつ、ポールピース対のクリーニング作業が不要な電子ビーム蒸着用電子銃装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の電子ビーム蒸着用電子銃装置を説明するために示したものである。
【図２】本発明の電子ビーム蒸着用電子銃装置の一例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明の実施例の形態について説明する。ただし、図１に示した従来の電子ビーム蒸着用電子銃装置と同一ないし類似の構成要素には同一の番号を付しその詳細な説明は省略する。
【００２２】
図２に本発明の電子ビーム蒸着用電子銃装置の一例を示す。図２（ａ）は装置の正面図であり、図２（ｂ）は上面図である。
【００２３】
図２に示す電子ビーム蒸着用電子銃装置は、電子銃本体１４と、るつぼ１１と、電子銃本体１４とは分離独立して設けられた補正装置１５と、反射電子トラップとしての箱体１９とで構成されている。電子銃本体１４の電子出射口が設けられる上面と、電子が入射するるつぼ１１の上面とは、ほぼ一致するように高さが合わされている。
【００２４】
前記電子銃本体１４は、所定の筐体内にフィラメント３とウェネルト４とアノード５と走査コイル６と偏向コイル７とヨーク部８を格納しており、従来例で示した電子銃１に対して、ポールピース対９を欠いた構成となっている。
【００２５】
補正装置１５は、ヨーク１７で囲まれた補正コイル１６にポールピース対１８を取り付けて励磁する構成となっている。このポールピース対１８は、補正装置１５本体から張り出しており、ポールピース対１８の先端が補正装置１５の片側における端部となる。ポールピース対１８はポールピース１８ａとポールピース１８ｂで構成されており、補正コイル１６によって励磁され、ヨーク部８が発生する偏向磁場１２と同じ方向(電子ビーム２の軌道と直交する方向)に、補正偏向磁場２２を形成する。
【００２６】
ここで、電子銃本体１４と補正装置１５と反射電子トラップとしての箱体１９の位置関係について説明する。補正装置１５は、るつぼ１１を挟んで電子銃本体１４の反対側にポールピース対１８の先端１８ｃ，１８ｄがるつぼ１１の方向を向くように配置される。ポールピース対１８の先端１８ｃ，１８ｄと電子銃本体１４との間隔は、るつぼ１１の幅以上に設定される。
【００２７】
そして、ポールピース対１８は、その上面がるつぼ１１の上面とほぼ一致するように高さを合わせて配置される。そのポーピース対１８の間の領域に、るつぼ１１に隣接するようにして反射電子トラップとしての前記箱体１９が配置される。箱体１９の上面は、反射電子が入射する開口部となっており、箱体１９の上面は、るつぼ１１の上面と、ほぼ一致あるいはそれよりも低くなるように高さが合わされている。
【００２８】
上記構成において、補正装置１５ポールピース対１８の間に発生する補正偏向磁場２２は、ポールピース端部からるつぼ１１に向けて徐々に減衰する強度分布を持つ。この補正偏向磁場２２は、電子銃本体１４のヨーク部８から発生するるつぼ１１に向けて徐々に弱まる強度分布を持つ偏向磁場１２ａと合わさって合成磁場２３を形成する。
【００２９】
偏向磁場１２ａと補正偏向磁場２２の減衰方向が反対方向であるため、合成磁場２３は、るつぼ付近での減衰が打ち消された均一な強度分布を示す。そのため、るつぼ付近に到達した電子ビームは、均一な偏向磁場による偏向を受けて円形スポットとしてるつぼ１１に到達する。
【００３０】
実際には、励磁コイル１６への励磁電流を変化させることにより補正偏向磁場２２の強度を調節することにより、補正の程度を調節することが可能である。
【００３１】
このように、電子銃本体１４とは別個に離間させて配置される補正装置１５により、図１に示した従来例と同様に偏向磁場の分布を補正してるつぼ１１に円形スポットの電子ビームを照射できると同時に、従来とは異なり、電子銃本体１４からるつぼ１１の上方に延びるポールピース対が存在しないため、るつぼ１１から蒸発した材料がポールピース対に付着沈積して落下するようなことが発生しない。
【００３２】
仮に、るつぼ１１から蒸発した材料が下方に回り込んでポールピース対１８の上面に付着したとしても、るつぼ１１の上面とポールピース対１８の上面は高さがほぼ一致しているので、付着物がるつぼに落下するようなことも発生しない。もし、ポールピース対１８の上面への蒸着材料１０の付着を防ぐ必要があれば、ポールピース対１８の上を非磁性体でできたカバー板で覆う(箱体１９の開口部は覆わない)ようにしても良い。
【００３３】
本実施例では反射電子トラップとして箱体１９が設けられており、前記補正偏向磁場２２は、この箱体１９の上方及び内部にまで入り込んでいる。蒸着材料１０に電子ビーム２が衝突した際に発生し上方に飛び出した反射電子２０は、フレミングの左手の法則に基づいて下向きに偏向されて、開口部を介して箱体１９に入射し、例えば箱体１９のるつぼ１１側の側面１９ａに衝突し、トラップされる。
【００３４】
本実施例では、箱体１９に反射電子トラップ専用の磁場発生装置を設けないでも、補正偏向磁場２２をトラップ用に利用することで、反射電子をトラップすることができる。
【００３５】
上記実施例は一例であって、本発明は、上記実施例に限定されず変形して実施可能である。例えば、反射電子トラップとしての箱体１９は、本発明の必須の構成要素ではなく、除くことができる。
【００３６】
また、上記実施例では電子銃本体１４とるつぼ１１とポールピース対１８の上面をほぼ一致させたが、ポールピース対１８をるつぼ１１よりも高い位置に配置するようにしても良い。この場合であっても、従来のようなるつぼ１１を横切って電子銃本体側から延びるポールピースが存在しないため、蒸着材料１０の付着及び落下などの発生は防止されることは言うまでもない。
【００３７】
さらにまた、上記実施例では補正コイル１６に電流を流して補正偏向磁場２２を発生したが、永久磁石を用いて補正偏向磁場２２を発生させても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１…電子銃、２…電子ビーム、３…フィラメント、４…ウェネルト、５…アノード、６…走査コイル、６ａ…環状鉄心、６ｂ…Ｘ方向走査用コイル、６ｃ…Ｙ方向走査用コイル７…偏向コイル、８…ヨーク部、８ａ…ヨーク板、８ｂ…ヨーク板、９…ポールピース対、９ａ…ポールピース、９ｂ…ポールピース、１０…蒸着材料、１１…るつぼ、１２…偏向磁場、１２ａ…偏向磁場、１３…磁場、１４…電子銃本体、１５…補正装置、１６…補正コイル、１７…ヨーク、１８…ポールピース対、１８ａ…ポールピース、１８ｂ…ポールピース、１８ｃ…ポールピース端部、１８ｄ…ポールピース端部、１９…箱体、１９ａ…箱体側面、２０…反射電子、２２…補正偏向磁場、２３…合成磁場
【図１】
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【図２】
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