(57)【要約】  広範囲に飛散する反射電子を安定的に捕捉することが可能な電子ビーム蒸発源及びそれを備えた真空蒸着装置を提供する。  上記電子ビーム蒸発源は、蒸発材料保持部と、電子銃と、磁気回路部とを具備する。上記蒸発材料保持部は、第１の蒸発材料を保持することが可能な第１の保持領域を有する。上記電子銃は、上記第１の保持領域と上記第１の軸方向に並んで配置され、上記第１の保持領域に対して電子ビームを出射することが可能に構成される。上記磁気回路部は、軟磁性材料で構成された磁性板と、上記電子ビームが第１の蒸発材料で反射した反射電子を上記磁性板に向かって偏向させることが可能な反射電子偏向部材とを有し、上記電子銃と上記第１の保持領域を挟んで上記第１の軸方向に並んで配置される。
2016092788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の蒸発材料を保持することが可能な第１の保持領域を有する蒸発材料保持部と、
前記第１の保持領域と前記第１の軸方向に並んで配置され、前記第１の保持領域に対して電子ビームを出射することが可能な電子銃と、
軟磁性材料で構成された磁性板と、前記電子ビームが第１の蒸発材料で反射した反射電子を前記磁性板に向かって偏向させることが可能な反射電子偏向部材とを有し、前記電子銃と前記第１の保持領域を挟んで前記第１の軸方向に並んで配置された磁気回路部と
を具備する電子ビーム蒸発源。
【請求項２】
請求項１に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記蒸発材料保持部は、蒸着待機中の第２の蒸発材料を保持することが可能な第２の保持領域をさらに有し、
前記磁気回路部は、前記第２の保持領域と前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に対向して配置される
電子ビーム蒸発源。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記第１の保持領域を露出する開口部を有し、前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に前記蒸発材料保持部と対向し、全体として平坦に構成されたハースデッキをさらに具備する
電子ビーム蒸発源。
【請求項４】
請求項３に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記磁気回路部は、前記蒸発材料保持部と前記ハースデッキとの間に配置される
電子ビーム蒸発源。
【請求項５】
請求項４に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記ハースデッキを冷却することが可能な冷却部をさらに具備する
電子ビーム蒸発源。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記反射電子偏向部材は、
前記第２の軸方向に直交し第１の極性の第１の磁性面と、
前記第２の軸方向に直交し、前記第１の極性とは異なる第２の極性の第２の磁性面とを有し、
前記第１の磁性面と前記第２の磁性面とは、第１の軸方向及び前記第２の軸方向と直交する第３の軸方向に沿って配列される
電子ビーム蒸発源。
【請求項７】
請求項６に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記反射電子偏向部材は、
前記第１の磁性面が形成された第１の磁石と、
前記第２の磁性面が形成され、前記第１の磁石と前記第３の軸方向に離間して配置された第２の磁石とを有する
電子ビーム蒸発源。
【請求項８】
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置され、蒸着対象物を支持することが可能な支持機構と、
第１の蒸発材料を保持することが可能な第１の保持領域と、前記第１の保持領域と第１の軸方向に隣接し第２の蒸発材料を保持することが可能な第２の保持領域とを有する蒸発材料保持部と、
前記第１の保持領域と前記第１の軸方向に並んで配置され、前記第１の保持領域に対して電子ビームを出射することが可能な電子銃と、
軟磁性材料で構成された磁性板と、前記電子ビームが第１の蒸発材料で反射した反射電子を前記磁性板に向かって偏向させることが可能な反射電子偏向部材とを有し、前記第２の保持領域と前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に対向して配置された磁気回路部と
を有し、前記支持機構と前記第２の軸方向に対向して前記真空チャンバ内に配置された電子ビーム蒸発源と
を具備する真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム蒸発源及びそれを備えた真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空蒸着法は、薄膜を効率良く形成する方法として、幅広い分野で用いられている。薄膜を形成する材料（蒸発材料、蒸着材料と呼ばれる。）を蒸発させるための加熱源として、電子ビーム、抵抗加熱、誘導加熱、イオンビーム等が用いられる。電子ビームによる加熱は、高融点金属や酸化物等、多くの材料に適用され、かつ、電子ビームによる加熱方式の場合、蒸発材料及び坩堝等によるコンタミネーションが少ない。このような理由から、電子ビーム加熱方式は、複数の蒸発材料を一つの蒸発源に収容して、これらの蒸発材料からなる積層膜を形成する場合等にも用いられる。【０００３】
一方、電子ビームが蒸発材料に照射されることにより、反射電子が発生することが知られている。このような反射電子が基板に到達した場合、基板の温度を上昇させ、膜質等に問題が生じる可能性がある。そこで、引用文献１には、開口部と、両側に配置されたヨーク材とを備えた箱状の反射電子トラップが記載されている。反射電子トラップは、開口部から入ってきた反射電子を、当該ヨーク材に基づく磁場によって偏向させ、上面及び下面に衝突させて捕捉する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２８０１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、引用文献１に記載の反射電子トラップは、開口部から外れた反射電子をトラップすることはできなかった。また、蒸発源に収容された蒸発材料の中に磁性材料があった場合等に反射電子トラップ周囲に形成され得る磁場の影響は考慮されていなかった。【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、広範囲に飛散する反射電子を安定的に捕捉することが可能な電子ビーム蒸発源及びそれを備えた真空蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子ビーム蒸発源は、蒸発材料保持部と、電子銃と、磁気回路部とを具備する。
上記蒸発材料保持部は、第１の蒸発材料を保持することが可能な第１の保持領域を有する。
上記電子銃は、上記第１の保持領域と上記第１の軸方向に並んで配置され、上記第１の保持領域に対して電子ビームを出射することが可能に構成される。
上記磁気回路部は、軟磁性材料で構成された磁性板と、上記電子ビームが第１の蒸発材料で反射した反射電子を上記磁性板に向かって偏向させることが可能な反射電子偏向部材とを有し、上記電子銃と上記第１の保持領域を挟んで上記第１の軸方向に並んで配置される。【０００８】
上記構成によれば、反射電子が磁性板に向かって偏向されるので、反射電子が基板へ到達することを防止することができる。したがって、反射電子による基板の温度上昇を防止し、膜質の劣化等を防止することができる。さらに、磁性板が磁気シールドとしての機能を有するため、磁性板下部に配置された磁性材料と反射電子偏向部材との相互作用を防止することができる。また、磁気回路部による電子ビームへの磁気的な作用を防止することができ、例えば磁気回路部による電子ビームのビームスポットの変形等を防止することができる。【０００９】
上記蒸発材料保持部は、蒸着待機中の第２の蒸発材料を保持することが可能な第２の保持領域をさらに有し、
上記磁気回路部は、上記第２の保持領域と上記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に対向して配置されてもよい。【００１０】
上記磁性板が磁気シールドとして機能することにより、第２の蒸発材料として磁性材料が含まれていた場合であっても、磁性材料が反射電子偏向部材により吸引され浮き上がる等の不具合を防止することができる。したがって、上記電子ビーム蒸発源は、第２の蒸発材料の物性によらず、安定して運転を継続することができる。【００１１】
また、上記電子ビーム蒸発源は、
上記第１の保持領域を露出する開口部を有し、上記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に上記蒸発材料保持部と対向し、全体として平坦に構成されたハースデッキをさらに具備してもよい。【００１２】
上記ハースデッキにより、蒸着中における蒸発材料保持部への第１の蒸発材料の付着を防止することができる。さらに、ハースデッキが全体として平坦に構成されているため、第１の蒸発材料が蒸発する際に第１の蒸発材料がハースデッキへ付着しにくい。加えて、仮に第１の蒸発材料がハースデッキへ付着した場合にも、平坦なためハースデッキのクリーニングを容易に行うことができる。したがって、電子ビーム蒸発源のメンテナンス性も向上させることができる。【００１３】
この場合に、上記磁気回路部は、上記蒸発材料保持部と上記ハースデッキとの間に配置されてもよい。【００１４】
これにより、磁気回路部に対する第１の蒸発材料の付着を防止することができ、電子ビーム蒸発源のメンテナンス性をより向上させることができる。さらに、磁気回路部が障害物の少ない平坦なハースデッキ上に磁場を形成することができ、反射電子偏向部材がより確実に反射電子を偏向させることができる。【００１５】
さらに、上記電子ビーム蒸発源は、上記ハースデッキを冷却することが可能な冷却部を具備してもよい。【００１６】
これにより、偏向された反射電子がハースデッキ上へ到達した場合に、冷却されたハースデッキによって反射電子のエネルギが奪われる。したがって、ハースデッキが効率よく反射電子を捕捉することができる。【００１７】
また、上記反射電子偏向部材は、
上記第２の軸方向に直交し第１の極性の第１の磁性面と、
上記第２の軸方向に直交し、上記第１の極性とは異なる第２の極性の第２の磁性面とを有し、
上記第１の磁性面と上記第２の磁性面とは、第１の軸方向及び上記第２の軸方向と直交する第３の軸方向に沿って配列されてもよい。【００１８】
これにより、反射電子偏向部材が、第１の磁性面及び第２の磁性面のいずれか一方から他方へ向かい、かつ第２の軸方向上方に凸な曲線となる磁力線で表現され得る磁場を形成することができる。これにより、反射電子偏向部材の第２の軸方向上方に飛散した反射電子も偏向させることができ、より多くの反射電子を捕捉することができる。【００１９】
より具体的に、上記反射電子偏向部材は、
上記第１の磁性面が形成された第１の磁石と、
上記第２の磁性面が形成され、上記第１の磁石と上記第３の軸方向に離間して配置された第２の磁石とを有してもよい。【００２０】
上記目的を達成するため、本発明の他の形態に係る真空蒸着装置は、真空チャンバと、支持機構と、電子ビーム蒸発源とを具備する。
上記支持機構は、上記真空チャンバ内に配置され、蒸着対象物を支持することが可能に構成される。
上記電子ビーム蒸発源は、蒸発材料保持部と、電子銃と、磁気回路部とを有し、上記支持機構と上記第２の軸方向に対向して上記真空チャンバ内に配置される。
上記蒸発材料保持部は、第１の蒸発材料を保持することが可能な第１の保持領域を有する。
上記電子銃は、上記第１の保持領域と上記第１の軸方向に並んで配置され、上記第１の保持領域に対して電子ビームを出射することが可能に構成される。
上記磁気回路部は、軟磁性材料で構成された磁性板と、上記電子ビームが第１の蒸発材料で反射した反射電子を上記磁性板に向かって偏向させることが可能な反射電子偏向部材とを有し、上記電子銃と上記第１の保持領域を挟んで上記第１の軸方向に並んで配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る真空蒸着装置を示す模式的な図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム蒸発源の全体構成を示す斜視図である。
【図３】上記電子ビーム蒸発源から、上記電子ビーム蒸発源に含まれるハースデッキを取り除き、冷却部の構成を示す斜視図である。
【図４】上記電子ビーム蒸発源から、上記電子ビーム蒸発源に含まれるハースデッキ及び冷却部を取り除いた構成を示す斜視図である。
【図５】上記電子ビーム蒸発源の反射電子偏向部材の概略平面図であり、ＡはＺ軸方向から見た図、ＢはＸ軸方向から見た図である。
【図６】上記反射電子偏向部材によって作られる磁束を示す斜視図である。
【図７】上記第１の実施形態の反射電子偏向部材の他の構成例をＺ軸方向から見た概略平面図である。
【図８】上記第１の実施形態の比較例に係る電子ビーム蒸発源の全体構成を示す斜視図である。
【図９】上記第１の実施形態の実験例において、真空蒸着装置のチャンバ内の基板及び温度センサを配置した位置を模式的に示す図である。
【図１０】実験例１−１の結果を示すグラフであり、実施例１の結果を示す。
【図１１】実験例１−１の結果を示すグラフであり、比較例１の結果を示す。
【図１２】実験例１−２の結果を示すグラフである。
【図１３】発明の第２の実施形態に係る電子ビーム蒸発源の全体構成を示す斜視図である。
【図１４】実験例２−１の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
＜第１の実施形態＞
［真空蒸着装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る真空蒸着装置を示す模式的な図である。なお、図中のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、直交する３軸方向であり、Ｘ軸方向は第１の軸方向であって電子ビーム蒸発源１００の前後方向、Ｙ軸方向は第３の軸方向あって電子ビーム蒸発源１００の左右方向、Ｚ軸方向は第２の軸方向であって鉛直方向（上下方向）に対応する。
真空蒸着装置１は、同図に示すように、真空チャンバ１１と、支持機構１２と、電子ビーム蒸発源１００とを備える。
【００２４】
真空チャンバ１１は、図示しない真空ポンプと接続され、真空に維持されることが可能に構成される。真空チャンバ１１の天面の中心部を、頂部１１ａとする。頂部１１ａには、図示しない膜厚測定用の水晶振動子が配置されていてもよい。
【００２５】
支持機構１２は、真空チャンバ１１内に配置され、基板Ｗ等の蒸着対象物を支持することが可能に構成される。支持機構１２は、例えば真空チャンバ１１の頂部１１ａを中心とする円の周方向に沿って配置された複数の支持部１３と、図示しない駆動部とを有する。各支持部１３は、例えばシンバルのような略円形状であり、複数の基板Ｗを保持することが可能に構成される。支持機構１２は、例えば３つの支持部１３を有する。駆動部は、例えば複数の支持部１３を真空チャンバ１１の頂部１１ａを中心に公転させるとともに、各支持部１３を自転させる。これにより、複数の基板Ｗに対して均一な蒸着膜を形成することができる。
【００２６】
電子ビーム蒸発源１００は、支持機構１２とＺ軸方向に対向し真空チャンバ１１の下部に配置される。電子ビーム蒸発源１００は、電子ビームＢを蒸発材料に照射することが可能に構成される。電子ビームＢが照射された蒸発材料は、加熱され、蒸発して基板Ｗに付着し、基板Ｗ上に蒸着膜を構成し得る。
【００２７】
［電子ビーム蒸発源の構成］
図２，３，４は、それぞれ電子ビーム蒸発源１００の構成を示す斜視図であり、図２は全体図、図３は後述する冷却部１３３を示した図、図４はハースデッキ１３０を取り除いた図である。
電子ビーム蒸発源１００は、同図に示すように、蒸発材料保持部１１０と、電子銃１２０と、ハースデッキ１３０と、冷却部１３３と、磁気回路部１４０とを備える。電子ビーム蒸発源１００は、本実施形態において、１つ以上の坩堝を有する金属蒸着用の電子ビーム蒸発源として構成される。
電子ビーム蒸発源１００は、例えばＸ軸方向に沿って電子銃１２０と蒸発材料保持部１１０とが配置されている。以下、電子銃１２０側をＸ軸方向前方、蒸発材料保持部１１０側をＸ軸方向後方として説明する。
また、電子ビーム蒸発源１００は、Ｚ軸方向に沿って蒸発材料保持部１１０、磁気回路部１４０及びハースデッキ１３０が配置されている。以下、蒸発材料保持部１１０側をＺ軸方向下方、ハースデッキ１３０側をＺ軸方向上方として説明する。
【００２８】
図２〜４を参照し、蒸発材料保持部１１０は、例えば、約２００ｍｍの径を有する略円盤状に構成され、周方向に沿って形成された１つ以上の坩堝１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ・・・を含む。各坩堝１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ・・・は、それぞれ凹状に形成され、蒸発材料を収容することが可能に構成される。蒸発材料保持部１１０は、これらの複数の坩堝１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ・・・を区画する領域として、第１の保持領域１１１と、第２の保持領域１１２とを有する。
第１の保持領域１１１は、蒸着対象の第１の蒸発材料を保持することが可能であり、例えば第１の蒸発材料を収容する１つの坩堝１１０ａを含む。「蒸発対象」とは、電子ビームＢを照射されることが可能な状態にあることを言うものとする。
第２の保持領域１１２は、第１の保持領域１１１と隣接し、蒸着待機中の第２の蒸発材料を保持することが可能に構成される。「蒸発待機中」とは、蒸発材料保持部１１０によって保持されてはいるが、電子ビームＢを照射されない状態にあることを言うものとする。第２の保持領域１１２は、例えば、それぞれ蒸着待機中の蒸発材料を収容することが可能な複数の坩堝１１０ｂ，１１０ｃ・・・を含む。第２の蒸発材料とは、ここでは、これらの蒸発材料のうちの一つの蒸発材料を言うものとする。複数の坩堝１１０ｂ，１１０ｃ・・・の数は特に限定されず、例えば３〜２０個程度とすることができる。
【００２９】
蒸発材料保持部１１０は、さらに蒸発材料保持部１１０を駆動させる図示しない駆動機構を有し、駆動機構により、Ｚ軸方向に沿った回転軸まわりに回転し、所定位置で停止可能に構成される。これにより、蒸発材料保持部１１０は、第１の保持領域１１１に含まれる坩堝１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ・・・を変化させ、蒸着対象の第１の蒸発材料を変化させることができる。なお、蒸発材料保持部１１０は、図１に示すように、グランド電位に維持されている。
【００３０】
電子銃１２０は、第１の保持領域１１１とＸ軸方向に並んで配置され、第１の保持領域１１１に対して電子ビームＢを出射することが可能に構成される。電子銃１２０は、図示しないフィラメントとアノードとを含む。電子銃１２０は、高電圧のバイアス電圧が印加された駆動電流が流れることによって表面温度が上がったフィラメントから、アノードとの電位差によって熱電子が放出することで、電子ビームＢを出射する。
また、電子銃１２０は、電子ビーム用偏向部材は偏向用磁極１２１と図示しない偏向用磁石を有しており、電子ビームＢを例えば１８０〜２７０°偏向し、第１の保持領域１１１に照射させることが可能に構成される。図示しない偏向用磁石は、電磁石あるいは永久磁石で構成されてもよい。
【００３１】
図２に示すように、ハースデッキ１３０は、蒸発材料保持部１１０とＺ軸方向に対向して配置され、全体として平坦に構成される。ハースデッキ１３０は、平坦面１３０ａと、第１の保持領域１１１を露出する開口部１３１とを有する。開口部１３１は、本実施形態において平坦面１３０ａからＺ軸方向下方に形成される。ハースデッキ１３０は、第２の保持領域１１２を被覆して第１の蒸発材料の他の蒸発材料への飛散を防止するとともに、後述する反射電子を捕捉することが可能に構成される。ハースデッキ１３０の材料は、例えば銅等の金属材料が適用され得る。
【００３２】
冷却部１３３は、ハースデッキ１３０を冷却することが可能に構成される。冷却部１３３により、衝突した反射電子のエネルギを低下させ反射電子の捕捉を容易にすることができる。
図３に示すように、冷却部１３３は、本実施形態において、水冷式の冷却機構であり、液状の冷却媒体を導入及び排出することが可能な冷却用端子１３４と、当該冷却媒体を循環させることが可能な冷却管１３５を有する。冷却管１３５は、ハースデッキ１３０内部に配置され、冷却媒体を循環させることでハースデッキ１３０を冷却する。冷却媒体としては、例えば水を適用することができる。冷却用端子１３４及び冷却管１３５の配置は特に限定されないが、例えば図３に示すように、冷却媒体がＸ軸方向後方から前方を通って再びＸ軸方向後方に流出するように配置してもよい。これにより、ハースデッキ１３０全体を冷却することができる。
【００３３】
図３及び図４に示すように、磁気回路部１４０は、電子銃１２０と第１の保持領域１１１を挟んでＸ軸方向に並んで配置され、本実施形態において第２の保持領域１１２とＺ軸方向に対向して配置される。磁気回路部１４０は、磁性板１４１と、反射電子偏向部材１４２とを有する。
磁性板１４１は、軟磁性材料で構成され、本実施形態において鉄を含む材料で構成される。磁性板１４１は、第２の保持領域１１２の少なくとも一部を被覆し、後述するように、蒸発材料保持部１１０を遮蔽する磁気シールドとして機能する。磁性板１４１の形状は特に限定されないが、例えば略矩形に形成され、Ｙ軸方向に沿った幅が約２００ｍｍ（すなわち蒸発材料保持部１１０の径と同程度）で形成され得る。また磁性板１４１の厚みも特に限定されないが、例えば２ｍｍ程度とすることができる。
反射電子偏向部材１４２は、電子ビームＢが第１の蒸発材料で反射した反射電子を磁性板１４１に向かって偏向させることが可能に構成される。反射電子偏向部材１４２は、本実施形態において、磁性板１４１上に配置される。
【００３４】
図５は、反射電子偏向部材１４２の概略平面図であり、ＡはＺ軸方向から見た図、ＢはＸ軸方向から見た図である。また、図６は、反射電子偏向部材１４２によって作られる磁束を示す斜視図である。なお図５Ｂ及び図６では、説明のため、代表的な磁束のみ示している。
図４及び図５に示すように、反射電子偏向部材１４２は、Ｚ軸方向に直交し第１の極性の第１の磁性面１４３と、Ｚ軸方向に直交し第１の極性とは異なる第２の極性の第２の磁性面１４４とを有する。第１の極性は、例えばＮ極とし、第２の極性は例えばＳ極とする。
より具体的に、反射電子偏向部材１４２は、第１の磁性面１４３が形成された第１の磁石１４５と、第２の磁性面１４４が形成され第１の磁石１４５とＹ軸方向に離間して配置された第２の磁石１４６とを有する。例えば第１の磁石１４５及び第２の磁石１４６各々は、本実施形態において、略直方体状の２つの永久磁石で構成される。永久磁石としては、例えば、フェライト磁石、ネオジム磁石、アルニコ磁石等を適宜適用することができる。図５Ａに示すように、本実施形態において、第１の磁石１４５及び第２の磁石１４６は、磁性板１４１のＸ軸方向に沿った辺に沿って配置される。
【００３５】
図５Ａ，Ｂ及び図６に示すように、第１の磁石１４５に形成された第１の磁性面１４３と第２の磁石１４６に形成された第２の磁性面１４４とは、Ｙ軸方向に相互に離間して配置される。
本実施形態において、図５Ａに示すように、第１の磁性面１４３と第２の磁性面１４４とのＹ軸方向に沿って離間する幅Ｗ１は、蒸発材料保持部１１０の第１の保持領域１１１のＹ軸方向に沿った長さＷ２よりも長くなるように構成される。ここで、幅Ｗ１は、第１の磁性面１４３と第２の磁性面１４４とのＹ軸方向に沿って離間する幅のうち、Ｙ軸方向に沿って最も短い幅をいい、長さＷ２は、第１の保持領域１１１のうち、Ｙ軸方向に沿って最も長い部分の長さをいうものとする。
また、第１の磁性面１４３と第２の磁性面１４４とのＹ軸方向に沿って離間する幅は、Ｘ軸方向後方に向かうに従い、一定となるように構成されてもよい。すなわち、第１の磁性面１４３と第２の磁性面１４４とは、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って平行に延在し得る。また、第１の磁性面１４３と第２の磁性面１４４とは、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って蒸発材料保持部１１０の後端まで配置され得る。
【００３６】
図５Ｂ及び図６に示すように、反射電子偏向部材１４２によって形成される磁場は、第１の磁性面１４３から第２の磁性面１４４に向かう磁力線Ｍによって表現される。より具体的には、反射電子偏向部材１４２により、第１の磁性面１４３ではＺ軸方向上方へ向かう磁場が、第１の磁性面１４３及び第２の磁性面１４４の間ではＹ軸方向に略平行な方向の磁場が、第２の磁性面１４４ではＺ軸方向下方へ向かう磁場が、それぞれ発生する。すなわち、各磁力線Ｍは、ＹＺ平面上におけるＺ軸方向上方を凸とする曲線で表現される。これにより、図６に示すように、Ｘ軸方向後方に向かって反射した負の電荷を有する反射電子Ｒｅは、反射電子偏向部材１４２の形成する磁場によって、磁性板１４１へ向かう方向のローレンツ力Ｆを受ける。これにより、反射電子Ｒｅがハースデッキ１３０（図６において図示せず）に捕捉される。
【００３７】
仮に、磁気回路部１４０を有さない電子ビーム蒸発源では、ハースデッキ１３０上で反射電子Ｒｅが反射し、当該反射電子ＲｅがＺ軸方向上方に配置された基板Ｗに入射するおそれがある。反射電子Ｒｅが基板Ｗに入射した場合、反射電子Ｒｅのエネルギによって基板Ｗが加熱され、形成された蒸着膜の膜質を低下させるおそれがある。
そこで、本実施形態によれば、磁気回路部１４０によって反射電子Ｒｅを偏向させ、ハースデッキ１３０にて捕捉することができる。これにより、蒸着中の基板Ｗの温度上昇を抑制し、蒸着膜の膜質を良好に維持することができる。
【００３８】
また仮に、開口部を備えた箱型の反射電子トラップによって反射電子を捕捉しようとした場合には（特許文献１参照）、開口部に入らない反射電子を捕捉することはできないため、開口部外に飛散した反射電子が基板へ到達するおそれがあった。さらに、反射電子トラップの外部や内部に付着した蒸着材料等のクリーニング等を行う必要があり、メンテナンスの手間が大きかった。
そこで、本実施形態によれば、磁気回路部１４０上が開放された空間であり、かつ図５Ｂ、図６に示すように、反射電子偏向部材１４２によって、ドーム状に、電子ビーム蒸発源１００のＺ軸方向上方にも磁場を形成することができる。これにより、反射電子偏向部材１４２が、Ｚ軸方向上方に飛散した反射電子も磁場の影響を及ぼして偏向させることができる。したがって、電子銃装置１００が、より広範な範囲に飛散した反射電子を捕捉することができる。さらに、本実施形態によれば、磁気回路部１４０がＺ軸方向上方に向かって開放された構成であり、かつ、磁気回路部１４０がハースデッキ１３０に被覆されているため、上記メンテナンスの手間を省くことができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、第１の磁性面１４３と第２の磁性面１４４とのＹ軸方向に沿って離間する幅Ｗ１が、蒸発材料保持部１１０の第１の保持領域１１１のＹ軸方向に沿った長さＷ２よりも長くなるように構成され、かつ、上記幅Ｗ１が、Ｘ軸方向後方に向かうに従い、一定となるように構成される。これにより、第１の蒸発材料の表面で反射した複数の反射電子をＹ軸方向に関して収束させることなく、複数の反射電子の軌道を、Ｙ軸方向に関して略平行に制御することができる。したがって、複数の反射電子が、ハースデッキ１３０上の広い範囲に捕捉されて効率よく冷却されることで、反射電子のエネルギを効率よく低下させ、反射電子の再反射等が防止され得る。
【００４０】
また、図７は、本実施形態の磁気回路部１４０の他の構成例を示すＺ軸方向から見た概略平面図である。同図に示すように、第１の磁性面１４３と第２の磁性面１４４とのＹ軸方向に沿って離間する幅は、例えばＸ軸方向後方に向かうに従い、漸増するように構成されてもよい。
これにより、反射電子偏向部材１４２によって形成される磁力線については、Ｘ軸方向後方に向かうに従い大きい曲線を描く磁力線が増加する。したがって、反射電子偏向部材１４２が、Ｚ軸方向上方に高く飛散した反射電子やＹ軸方向右方や左方に飛散した反射電子を偏向させることが容易になり、反射電子を大きな偏向径で偏向させることができる。
【００４１】
また、磁性板１４１が軟磁性材料で構成されることから、仮に第２の蒸発材料として磁性材料が含まれていた場合であっても、当該磁性材料が反射電子偏向部材１４０により磁気的に吸引され坩堝等から浮き上がる等の不具合を防止することができる。したがって、電子ビーム蒸発源１００は、第２の蒸発材料によらず、安定して運転を継続することができる。また、磁性板１４１により、磁気回路部１４０による電子ビームＢへの磁気的な作用を防止することができる。これにより、例えば磁気回路部１４０による電子ビームＢのビームスポットの変形等を防止することができる。
【００４２】
加えて、ハースデッキ１３０は、冷却部１３３によって冷却されているため、反射電子のエネルギを効率よく低下させ、反射電子を捕捉する確実性を高めることができる。
【００４３】
図８は、本実施形態の比較例の電子ビーム蒸発源を示す斜視図である。なお、電子ビーム蒸発源１００と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図８に示す電子ビーム蒸発源３００は、電子ビーム蒸発源１００と同様の構成の蒸発材料保持部１１０と、電子銃１２０とを備えるが、磁気回路部を有さず、ハースデッキ３３０の構成が異なる。ハースデッキ３３０は、実施例と同様の開口部１３１及び冷却部１３３（図８において図示せず）を有するが、全体として平坦に構成されておらず、凸部３３２を有する。
【００４４】
上記構成の電子ビーム蒸発源３００によれば、第１の蒸発材料が蒸発する際、飛散する角度によっては第１の蒸発材料がハースデッキ３３０の凸部３３２に付着する可能性があった。また、第１の蒸発材料がハースデッキ３３０に付着した際、凸部３３２や凸部３３２を固定するネジ等の存在により、付着した材料を取り除くことが難しかった。
【００４５】
そこで、本実施形態によれば、ハースデッキ１３０を全体として平坦に構成することにより、第１の蒸発材料がハースデッキ１３０に付着する可能性を大幅に低減することができる。さらに、第１の蒸発材料がハースデッキ１３０に付着した際にも容易にクリーニングすることができ、メンテナンス性を高めることができる。
【００４６】
［実験例］
続いて、本実施形態に係る電子ビーム蒸発源１００を実施例１、図８に示した電子ビーム蒸発源３００を比較例１として用い、本実施形態の作用効果を確認するための実験を行った。
【００４７】
（実験例１−１）
電子ビーム蒸発源１００，３００をチャンバ１１内に配置して電子銃１２０を駆動し、チャンバ１１の所定の位置に配置した基板に複数の温度センサを設けて各基板における温度の上昇を確認した。なお、基板として、ガラス基板を用いた。
図９は、チャンバ１１内の基板及び温度センサを配置した位置を模式的に示す図である。温度センサＴ１は、チャンバ１１の頂部１１ａに配置された。温度センサＴ１と第１の保持領域１１１との距離は、約６５０ｍｍであった。温度センサＴ２は、１つの支持部１３の略中央部に配置された。温度センサＴ２と第１の保持領域１１１との距離は、約６００ｍｍであり、温度センサＴ２と第１の保持領域１１１とを結ぶ直線のＸ軸方向とのなす角度θ２は、約７０°であった。温度センサＴ３は、上記支持部１３のＺ軸方向下部に配置された。温度センサＴ３と第１の保持領域１１１との距離は、約６００ｍｍであり、温度センサＴ３と第１の保持領域１１１とを結ぶ直線のＸ軸方向とのなす角度θ３は、約４５°であった。
なお、支持機構１２は駆動しなかった。
【００４８】
まず、電子ビームのパワーを一定に維持した際の、各温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３の温度を調べた。電子ビームのパワーは、電子ビームを発生する際のバイアス電圧値に、出射された電子ビームによる電流値を乗じた値であり、本実験例において、バイアス電圧値を１０ｋＶ、電流値を３００ｍＡに維持し、パワーを３ｋＷに維持した。また、真空チャンバ１１内の圧力は６．５×１０−３Ｐａ、第１の蒸発材料はモリブデン（Ｍｏ）とし、これらの条件で各電子ビーム蒸発源１００，３００を２５分間運転した後の結果を調べた。
【００４９】
表１及び図１０，１１に実験例１−１の結果を示す。以下のΔｔは、運転開始からの温度上昇量を示す。
図１０は、実施例１の結果を示し、図１１は、比較例１の結果を示す。また、いずれのグラフも、縦軸は温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３によって検出された温度を示し、横軸は時間を示す。
【００５０】
【表１】
2016092788.tif 000003
【００５１】
表１及び図１０，１１に示すように、実施例１の各温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３によって検出された温度は、比較例１と比較して大幅に低い結果となった。実施例１と比較例１とは、電子ビームのパワー及び蒸着材料が同一であるため、蒸着材料の表面において同様に反射電子が発生すると考えられる。したがって、比較例１では反射電子が基板に到達し、その反射電子のエネルギによって基板の温度が上昇するのに対し、実施例１では、磁気回路部１４０によって反射電子が捕捉され、基板に到達する反射電子が少ないと考えられる。
【００５２】
（実験例１−２）
続いて、実験例１−２では、ハースデッキ上に、ＸＹ平面とのなす角度が異なる検出電極を設けて、各検出電極に流れる電流値を検出した。検出電極は、ＸＹ平面とのなす角度がそれぞれ２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、及び９０°となるように設けられ、それぞれグランド電位に接続された。
【００５３】
実験例１−２では、実施例１、比較例１，２に係る電子ビーム蒸発源をチャンバ１１内に配置して蒸着を行った。
比較例２に係る電子ビーム蒸着源は、電子ビーム蒸発源１００と同様の構成の蒸発材料保持部１１０と、電子銃１２０と、ハースデッキ１３０とを備えるが、磁気回路部を有さない。
【００５４】
図１２に実験例１−２の結果を示す。図１２のグラフにおいて、縦軸は電流値、横軸は各電極の角度を示す。
図１２に示すように、実施例１について、いずれの電極からもほぼ電流を検出できなかった。これにより、ほぼ全ての反射電子が磁気回路部１４０によって捕捉されていることが確認された。一方で、比較例２について、２０°から６０°の比較的低い角度の電極において大きな電流が検出され、反射電子がこれらの領域を中心に大量に飛散することが確認された。また、比較例１に関しても、比較例２より検出した電流値が小さいものの、９０°を除く各角度において実施例１よりも大きな電流値が検出され、反射電子が飛散することが確認された。
【００５５】
以上の実験例１−１〜１−３より、実施例１では、反射電子が磁気回路部１４０によって捕捉され、反射電子の基板への到達を抑制できることが確認された。これにより、本実施形態に係る実施例１によれば、平坦なハースデッキ１３０によってメンテナンスを容易に行えるとともに、基板の温度上昇を防止し、反射電子による蒸着膜の膜質の劣化等も防止することができる。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
［電子ビーム蒸発源の構成］
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る電子ビーム蒸発源の構成を示す斜視図である。なお、以下の説明において電子ビーム蒸発源１００と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
同図に示すように、電子ビーム蒸発源２００は、電子ビーム蒸発源１００と同様の構成の蒸発材料保持部１１０と、電子銃１２０と、ハースデッキ１３０とを備えるが、磁気回路部２４０の配置及び構成が異なる。なお、図示はしないが、電子ビーム蒸発源２００は、冷却部１３３を備えていてもよい。
【００５８】
図１３に示すように、磁気回路部１４０は、電子銃１２０と第１の保持領域１１１を挟んでＸ軸方向に並んで配置される。磁気回路部２４０は、磁性板１４１と、反射電子偏向部材２４２と、カバー２４３とを有する。磁性板１４１の配置及び構成は第１の実施形態と同様である。
【００５９】
反射電子偏向部材２４２は、本実施形態において、ハースデッキ１３０上に配置される。反射電子偏向部材１４２は、電子ビームＢが第１の蒸発材料で反射した反射電子を磁性板１４１に向かって偏向させることが可能に構成される。反射電子偏向部材２４２は、例えば、図４等に図示する第１の磁石１４５と、第２の磁石１４６とを有してもよい（図１３において図示せず）。
【００６０】
カバー２４３は、ハースデッキ１３０上に配置された反射電子偏向部材２４２を被覆する。カバー２４３の材料は特に限定されず、例えば銅等で構成される。カバー２４３により、蒸着時、反射電子偏向部材２４２に飛散した第１の蒸発材料が付着することを防止することができる。
【００６１】
このような構成の電子ビーム蒸発源２００によっても、反射電子偏向部材２４２によって反射電子にローレンツ力を及ぼし、ハースデッキ１３０やカバー２４３で反射電子を捕捉することができる。
【００６２】
［実験例］
続いて、本実施形態に係る電子ビーム蒸発源２００の作用効果を確認するための実験を行った。なお、電子ビーム蒸発源２００を実施例２として用いた。
【００６３】
（実験例２−１）
第１の実施形態の実験例１−１と同様の実験を行った。すなわち、電子ビーム蒸発源２００をチャンバ１１内に配置して電子銃１２０を駆動し、チャンバ１１の所定の位置に配置した基板に設けられた温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３により温度の上昇を確認した。温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３の配置は、実験例１−１と同様とした。
【００６４】
まず、電子ビームのパワーを一定に維持した際の、各温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３の温度を調べた。電子銃のパワーを３ｋＷに維持し、真空チャンバ１１内の圧力は６．５×１０−３Ｐａ、第１の蒸発材料はモリブデン（Ｍｏ）とし、これらの条件下で電子ビーム蒸発源を２５分間運転した後の結果を調べた。
【００６５】
表２及び図１４に実験例２−１の結果を示す。なお、表２には、上述の比較例１の結果も載せている。
表２及び図１４に示すように、実施例２における各温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３によって検出された温度は、比較例１と比較して低い結果となった。これにより、実施例２においても、磁気回路部２４０により反射電子が捕捉され、基板の温度上昇を抑制できることが確認された。
【００６６】
【表２】
2016092788.tif 000004
【００６７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００６８】
蒸発材料保持部は、複数の坩堝を有する構成に限定されず、例えば坩堝が１つでリング状に構成されたリングハースや単一の坩堝を有する構成、あるいは、蒸発材料をＺ軸方向下方から上方に向かって押し上げて溶解する機構等を有する構成であってもよい。
【００６９】
また、蒸発材料保持部は、複数の蒸発材料を保持する構成に限定されず、１つの蒸発材料のみを保持する構成であってもよい。これによっても、磁気回路部が磁性板によって下方に発生する磁場の影響を抑制し、安定して反射電子を捕捉することができる。
【００７０】
また、反射電子偏向部材の配置は上述の配置に限定されない。例えば、両端部にＮ極及びＳ極を有する棒磁石がＹ軸方向に沿って配置されていてもよい。このような構成により、当該棒磁石の一端部に第１の磁性面が、他端部に第２の磁性面が形成され、反射電子を磁性板へ向かって偏向させることができる。また、このような棒磁石をＸ軸方向に沿って複数配列することで、Ｘ軸方向後方まで磁場を形成することができる。
【００７１】
あるいは、反射電子偏向部材の第１の磁石と第２の磁石のＹ軸方向に離間する幅は、Ｘ軸方向に沿って略一定でなくてもよく、例えば上記幅がＸ軸方向後方に向かって広がっていくように第１の磁石と第２の磁石とが配置されてもよい。
【００７２】
また、ハースデッキは必須の構成ではない。例えば、電子ビーム蒸発源がハースデッキを有さず、磁性板が反射電子を捕捉し、かつ蒸発材料保持部に対する蒸発材料の飛散を防止する機能を有してもよい。
【００７３】
また、冷却部は、水冷式に限定されない。あるいは、電子ビーム蒸発源が、冷却部を有さない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１…真空蒸着装置
１１…真空チャンバ
１２…支持機構
１００，２００…電子ビーム蒸発源
１１０…蒸発材料保持部
１１１…第１の保持領域
１１２…第２の保持領域
１２０…電子銃
１３０…ハースデッキ
１３３…冷却部
１４０，２４０…磁気回路部
１４１…磁性板
１４２，２４２…反射電子偏向部材
１４３…第１の磁性面
１４４…第２の磁性面
１４５…第１の磁石
１４６…第２の磁石
【図１】
2016092788.tif 000005
【図２】
2016092788.tif 000006
【図３】
2016092788.tif 000007
【図４】
2016092788.tif 000008
【図５】
2016092788.tif 000009
【図６】
2016092788.tif 000010
【図７】
2016092788.tif 000011
【図８】
2016092788.tif 000012
【図９】
2016092788.tif 000013
【図１０】
2016092788.tif 000014
【図１１】
2016092788.tif 000015
【図１２】
2016092788.tif 000016
【図１３】
2016092788.tif 000017
【図１４】
2016092788.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月26日(2016.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の蒸発材料を保持することが可能な第１の保持領域を有する蒸発材料保持部と、
前記第１の保持領域と第１の軸方向に並んで配置され、前記第１の保持領域に対して電子ビームを出射することが可能な電子銃と、
軟磁性材料で構成された磁性板と、前記電子ビームが第１の蒸発材料で反射した反射電子を前記磁性板に向かって偏向させることが可能な反射電子偏向部材とを有する磁気回路部と
を具備し、
前記第１の保持領域は、前記電子銃と前記磁性板との間に位置し、前記磁性板と前記第１の軸方向に並んで配置される
電子ビーム蒸発源。
【請求項２】
請求項１に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記蒸発材料保持部は、蒸着待機中の第２の蒸発材料を保持することが可能な第２の保持領域をさらに有し、
前記磁気回路部は、前記第２の保持領域と前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に対向して配置される
電子ビーム蒸発源。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記第１の保持領域を露出する開口部を有し、前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に前記蒸発材料保持部と対向し、全体として平坦に構成されたハースデッキをさらに具備する
電子ビーム蒸発源。
【請求項４】
請求項３に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記磁気回路部は、前記蒸発材料保持部と前記ハースデッキとの間に配置される
電子ビーム蒸発源。
【請求項５】
請求項４に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記ハースデッキを冷却することが可能な冷却部をさらに具備する
電子ビーム蒸発源。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記反射電子偏向部材は、
前記第２の軸方向に直交し第１の極性の第１の磁性面と、
前記第２の軸方向に直交し、前記第１の極性とは異なる第２の極性の第２の磁性面とを有し、
前記第１の磁性面と前記第２の磁性面とは、第１の軸方向及び前記第２の軸方向と直交する第３の軸方向に沿って配列される
電子ビーム蒸発源。
【請求項７】
請求項６に記載の電子ビーム蒸発源であって、
前記反射電子偏向部材は、
前記第１の磁性面が形成された第１の磁石と、
前記第２の磁性面が形成され、前記第１の磁石と前記第３の軸方向に離間して配置された第２の磁石とを有する
電子ビーム蒸発源。
【請求項８】
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置され、蒸着対象物を支持することが可能な支持機構と、
第１の蒸発材料を保持することが可能な第１の保持領域と、前記第１の保持領域と第１の軸方向に隣接し第２の蒸発材料を保持することが可能な第２の保持領域とを有する蒸発材料保持部と、
前記第１の保持領域と前記第１の軸方向に並んで配置され、前記第１の保持領域に対して電子ビームを出射することが可能な電子銃と、
軟磁性材料で構成された磁性板と、前記電子ビームが第１の蒸発材料で反射した反射電子を前記磁性板に向かって偏向させることが可能な反射電子偏向部材とを有する磁気回路部と
を有し、前記支持機構と前記第２の軸方向に対向して前記真空チャンバ内に配置された電子ビーム蒸発源と
を具備し、
前記第１の保持領域は、前記電子銃と前記磁性板との間に位置し、前記磁性板と前記第１の軸方向に並んで配置される
真空蒸着装置。
【国際調査報告】
2016092788.tif 000019
2016092788.tif 000020