(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームガン本体から突出して延びるポールピースを備え、このポールピースの周囲が、軸線回りに回転させられるカバーによって覆われていることを特徴とする電子ビームガン。
【請求項２】
上記カバーの外側には、上記電子ビームガン本体から照射される電子ビームの照射位置から上記軸線回りに離れた位置に、スクレーパが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビームガン。
【請求項３】
上記スクレーパの下方には受け皿が配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子ビームガン。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の電子ビームガンが、蒸着材料と被成膜物とを収容する真空容器内に配設されていることを特徴とする真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプラズマアシスト蒸着方式の真空成膜装置に備えられ、成膜物質を加熱して蒸着したりするのに用いられる電子ビームガンに係わり、特に上記真空成膜装置の真空容器内に突出するポールピースを備えた電子ビームガン、および該電子ビームガンを備えた上述のような真空成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなポールピースを備えた電子ビームガンとしては、例えば特許文献１に、電子源から放出された電子ビームを磁界によって約２７０度回転させて被照射材料に略垂直方向から照射させるための磁石と、電子源の上方向に配置して上記磁石からの磁界分布を上方向に持ち上げて電子ビームの回転中心を上方向に持ち上げる、電子ビームの通路を挟んで対向して設けたポールピースと、このポールピースによって回転された電子ビームのスポットが被照射材料を照射する位置を走査する走査磁界を発生される偏向コイルと、ポールピースの被照射材料に面した側を少なくとも覆って、被照射材料からの輻射熱を外部に引き出すことによりポールピースの温度上昇に伴う磁気特性の劣化を防ぐ熱導性のカバーとを備えたものが提案されている。
【０００３】
また、本発明の発明者も、特許文献２において、プラズマアシスト蒸着方式の真空成膜装置内に突出するポールピースを備えた電子ビームガンにおいて、プラズマ電子に晒されてもポールピースの磁気特性の変化を抑えて電子ビームの軌道を安定に保つために、ポールピースの装置内に突出する部分の表面を、絶縁体よりなるテープを巻き付けたり絶縁体を溶射したりすることにより、絶縁体によって被覆したものを提案している。
【特許文献１】特開２００５−４８２１９号公報
【特許文献２】特開２００５−３４４１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようにポールピースを絶縁体で被覆した場合や、ポールピースの被照射材料側を熱導性のカバーで覆った場合でも、これら被覆した絶縁体やカバーの表面には、加熱されて蒸発した被照射材料の蒸気が付着して蒸発物の堆積が生じることが避けられない。そして、長期の成膜作業の間には、この蒸発物が上記カバーや絶縁体で被覆されたポールピースの主として被照射材料側に堆積し続けて成長し、ある程度の大きさに成長するとその堆積物が剥がれ落ちて被照射材料を保持したルツボ上に落下したりするため、確実かつ安定した成膜に悪影響を与えてしまうおそれがある。その一方で、蒸着物がある程度の大きさになる前にいちいち成膜作業を中断して堆積物を除去したりしていたのでは、効率的な成膜は望むべくもない。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようなポールピースを備えた電子ビームガンにおいて、蒸発物が堆積して大きく成長するのを抑制することにより、成膜に悪影響が及ぶのを防ぐことが可能な電子ビームガン、およびかかる電子ビームガンを備えて安定的かつ効率的な成膜を確実に行うことが可能な真空成膜装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の電子ビームガンは、電子ビームガン本体から突出して延びるポールピースを備え、このポールピースの周囲が、軸線回りに回転させられるカバーによって覆われていることを特徴とする。また、本発明の真空成膜装置は、このような電子ビームガンが、蒸着材料と被成膜物とを収容する真空容器内に配設されていることを特徴とするものである。
【０００７】
従って、このような本発明の電子ビームガンにおいて、当該電子ビームガンにより加熱されて蒸発した蒸着材料の蒸気は上記カバーの表面に付着して蒸発物が堆積することになるが、このカバーは軸線回りに回転させられているので、蒸着物はカバーの回転方向に満遍なく均一な厚みで堆積することになり、一箇所に蒸発物が堆積し続けて大きく成長するのを防ぐことができる。このため、比較的長期の成膜作業でも、大きく成長した堆積物が剥がれ落ちたりするのを防止することができ、効率的な成膜を確実かつ安定して行うことが可能となる。
【０００８】
また、こうしてカバーの表面に堆積した蒸着物の堆積物は、所定の工程の成膜作業が終了したときに除去するようにしてもよいが、上記カバーの外側において、上記電子ビームガン本体から照射される電子ビームの照射位置から上記軸線回りに離れた位置にスクレーパを備えることにより、カバー表面に堆積した蒸着物をカバーの回転に伴いスクレーパによって掻き取り、あるいは剥ぎ取って除去することができ、より長期に亙って連続した成膜作業を行う場合でも蒸発物が堆積して大きな堆積物に成長するのを防ぐことが可能となる。特に、こうしてカバーの外側にスクレーパを配設した場合には、このスクレーパの下方に受け皿を配設することにより、スクレーパによって掻き取られた堆積物を周囲に散乱させたりすることなく回収することができ、成膜作業終了後の処理を簡略化することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、蒸発材料を加熱、蒸発させた蒸発物が一箇所に堆積して大きく成長するのを防ぐことができ、長期の成膜作業を行う場合でも、いちいち作業を中断して堆積物を除去する必要が生じたり、また成長した堆積物が剥がれ落ちて成膜に支障を来すような事態が生じたりするのを防止することができ、効率的で安定した成膜作業を確実に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の真空成膜装置の一実施形態を示すものであり、図２および図３はこの真空成膜装置に用いられる本発明の電子ビームガンの一実施形態を示すものである。本実施形態の真空成膜装置は、図示されない真空排気手段により真空状態とされる真空容器１内の上部に、成膜ローラに巻回された樹脂フィルムＦがその被成膜面Ｓを下向きにして配設されるとともに、上記真空容器１内の底部には、蒸着材料を本実施形態の電子ビームガン２によって蒸発させる蒸発源３と、この蒸発源３において蒸発させられた上記蒸着材料に向けてプラズマＢを照射するプラズマ放出源４とが上記被成膜面Ｓに対向するように配置されて、上記樹脂フィルムＦを被成膜物としてこの被成膜面Ｓの蒸着材料の薄膜を形成するプラズマアシスト蒸着方式の真空成膜装置とされている。
【００１１】
真空容器１は直方体状の箱形をなし、その内部には、薄膜を成膜する樹脂フィルムＦを保持する一対の保持ローラ５と、複数の中間ローラ６と、１つの成膜ローラ７とが、図示されない駆動手段によってそれぞれその中心軸回りに回転可能に支持されている。また、真空容器１内には、その上下方向の中央部よりもやや下側に、成膜ローラ７の下側部分が露出するように開口部が形成された上部防着板８が水平に配設されるとともに、真空容器１内の底部側には、蒸発源３の電子ビームガン２の位置とこの電子ビームガン２による電子ビームの照射位置Ｑ、および上記プラズマ放出源４の位置とが開口した底部防着板９が、やはり水平に配設され、さらにこれら上部防着板８と底部防着板９との間の真空容器１内壁面側には、該防着板８，９とともに成膜ローラ２と蒸発源３およびプラズマ放出源４との間に箱形の空間を画成するように壁部防着板１０が配設されている。
【００１２】
このように構成された真空成膜装置において、薄膜が成膜される樹脂フィルムＦは、上記一対の保持ローラ５のうち一方に巻き掛けられて保持され、この一方の保持ローラ５から中間ローラ６を経て成膜ローラ７の上記下側部分に巻回され、さらに他方の保持ローラ５に中間ローラ６を経て巻き取られてゆく。そして、樹脂フィルムＦは、この成膜ローラ７の下側部分に巻回されて走行する部分の下向きとなる面が上記被成膜面Ｓとされ、蒸発源３において蒸着材料を蒸発させて材料蒸気Ａを生成するとともに、この材料蒸気Ａに向けてプラズマ放出源４からプラズマＢを照射してイオン化を起こすことにより、主としてこの被成膜面Ｓが上記上部防着板８の開口部を通過する際に、該被成膜面Ｓにこの蒸着材料よりなる薄膜が成膜される。
【００１３】
一方、真空容器１内の底部に配設される蒸発源３は、図３に示すように蒸発材料を保持して上記照射位置Ｑに配設されるルツボ１１に隣接して本実施形態の電子ビームガン２が配設された構成とされている。なお、複数のこのようなルツボ１１を図示されないハース上に多数環状に配設して上記照射位置Ｑに順次回転、位置決めすることにより蒸発させる多点ハースを用いてもよく、また図示されない給材機構から順次供給される蒸着材料を保持するリング状の溝を形成したハースを連続的に回転させて、照射位置Ｑに位置した蒸着材料を蒸発させるようにしてもよい。
【００１４】
このような蒸着材料を加熱して蒸発させる電子ビームガン２は、本実施形態では、基台部１２上に、内部に図示されないスキャンコイルが内蔵された銅製の電子ビームガン本体１３が設けられ、この電子ビームガン本体１３内には冷却水路が形成されていて、冷却水によって水冷可能な構造とされている。また、電子ビームガン本体１３の上記照射位置Ｑとは反対側の部分の下方には、図示されない熱電子放出源（フィラメント）が配設されている。
【００１５】
さらに、平面視においてこの熱電子放出源と上記照射位置Ｑとを結んだ直線を挟む電子ビームガン本体１３の両側部には、鉛直方向上向きに突出するように一対のポールピース１４が設けられている。これらのポールピース１４は、鉄や鉄合金、ニッケル、コバルト等の強磁性体金属により断面方形の角柱状に形成されていて、スキャンコイルからの磁束を誘導して電子ビームガン本体１３の外部に磁場を形成するようになされており、熱電子放出源から発せられた電子ビームは、電子ビームガン本体１３に開けられた開口１５からポールピース１４によって形成された磁場によって２７０°偏向させられ、ルツボ１１内の蒸着材料に上方から垂直に照射されて該蒸着材料を加熱、蒸発させる。なお、これらのポールピース１４の上端部は、該ポールピース１４が突出する鉛直方向に対して垂直に曲折させられて互いに対向するように形成されている。
【００１６】
そして、これらのポールピース１４に対してはそれぞれカバー１６が配設されて各ポールピース１４の周囲を覆っており、しかもこれらのカバー１６は各々所定の軸線Ｏ回りに回転可能とされている。このカバー１６は、本実施形態ではＳＵＳ３１６等の鋼材あるいは銅などの耐熱性を有する非磁性材料により有底円筒状に形成されており、この円筒の中心線を上記軸線Ｏとしてポールピース１４が突出する鉛直方向に平行に、かつ平面視に図３に示すようにそれぞれのポールピース１４に対して上記開口１５が設けられた側とは反対側に位置させ、その円板状の底板部を上向きにしてポールピース１４に上方から覆い被せられるように、しかも平面視において電子ビームガン本体１３の上記開口１５と重ならないように配設されている。
【００１７】
また、真空容器１内には、上記軸線Ｏに沿って回転軸１７が軸線Ｏ回りに回転自在に支持されて立設されており、カバー１６は、この回転軸１７の上端部に上記底板部の中央が碍子等の絶縁体を介して取り付けられることにより、内側に覆われたポールピース１４との間に間隔をあけるようにして支持されている。さらに、この回転軸１７の下端部には、スチールベルト等のベルトや歯車などの動力伝達部材１８が取り付けられており、真空容器１内に設けられたモータ等の駆動源１９の駆動軸がこの動力伝達部材１８を介して回転軸１７に連結されることにより、カバー１６は図２および図３に符号Ｔで示す一定の回転方向に比較的緩やかな一定速度で連続的に回転させられる。
【００１８】
なお、上記駆動源１９を真空容器１の外に配設して、その駆動軸が気密に真空容器１を貫通するようにして動力伝達部材１８を介し回転軸１７を回転させるようにしてもよい。また、例えば上述のようにハースを連続的に回転させて蒸着材料を加熱、蒸発させるような場合には、このハースを回転させる回転駆動手段と上記回転軸１７とを、必要に応じて減速機構等を介して連結するようにしてもよい。
【００１９】
さらに、本実施形態では、真空容器１内でこうして軸線Ｏ回りに回転させられるカバー１６の外側において、上記照射位置Ｑから軸線Ｏ回りに離れた位置に、カバー１６の外周面に極小さな間隔をあけて近接、あるいはカバー１６外周面に接するようにして、掻き取りもしくは剥ぎ取り部材としてスクレーパ２０が備えられている。このスクレーパ２０は、例えばカバー１６と同じ上記ＳＵＳ３１６等の鋼材により板状に形成されて、その直線状に延びる辺稜部をエッジとして鉛直方向に向けてカバー１６の外周面に近接または接触させるようにし、回転するカバー１６に対して真空容器１内に固定して取り付けられている。
【００２０】
さらにまた、真空容器１内においてこのスクレーパ２０の下方には、受け皿２１が配設されている。より詳しくは、この受け皿２１は、スクレーパ２０の上記エッジがカバー１６の外周面に近接または接触する部分の直下に上向きに開口するように配設されている。また、スクレーパ２０は、軸線Ｏを挟んで電子ビームガン本体１３の上記開口１５とは反対側にあって、上記エッジがカバー１６の外周面に近接または接触する部分が、図３に示すように上記照射位置Ｑからみて概ねカバー１６により隠れる範囲に位置するように配設されている。なお、図２においては右側のカバー１６の回転軸１７、動力伝達部材１８、駆動源１９は図示が略され、また図２および図３では左側のカバー１６のスクレーパ２０や受け皿２１の図示が略されている。
【００２１】
このような構成の電子ビームガン２および該電子ビームガン２を備えた真空成膜装置によってカバー１６を軸線Ｏ回りに回転させながら上述のように蒸着材料を加熱、蒸発させて被成膜物（樹脂フィルムＦ）に成膜を行うと、蒸着材料の蒸気Ａはポールピース１４の周囲を覆うカバー１６の表面に付着して回転方向Ｔに向けて厚みが均一になるように満遍なく堆積することになる。すなわち、堆積物が特定の箇所、特に材料蒸気Ａが発生するルツボ１１側の電子ビームの照射位置Ｑ側に大きく成長することがなく、こうして大きく成長する場合に比べて堆積物の厚みを小さくすることができるので、このように成長した堆積物が剥がれてルツボ１１に落下するなど成膜への悪影響を及ぼす事態が生じることもなく、またこのような事態を防ぐために成膜作業を中断して堆積物を除去したりすることもなく、確実かつ安定した成膜を効率的に行うことができる。
【００２２】
特に、本実施形態のように被成膜物が樹脂フィルムＦ等であって、保持ローラ５に巻回された該樹脂フィルムＦを成膜ローラ７に巻き掛けて走行させつつ、その被成膜面Ｓに薄膜を形成するような場合には、連続して数時間以上の成膜作業を行わなければならず、堆積物の付着も多くなる傾向にあるが、このような場合にも上記構成の電子ビームガン２および真空成膜装置によれば、途中で作業を中断したりすることなく円滑な成膜作業を促すことが可能となる。
【００２３】
しかも、本実施形態ではこのカバー１６の外側にスクレーパ２０が配設されており、そのエッジがカバー１６の外周面に近接または接触させられているので、図２および図３に示すようにカバー１６の表面に付着した堆積物Ｃをこのカバー１６自体の回転によってスクレーパ２０により掻き取り、あるいは剥ぎ取ることができる。このため、上述のように均一な厚みで付着する堆積物Ｃをも、その厚みが大きくならないうちに、あるいは付着した直後に除去することができるので、成膜作業への悪影響をより確実に防ぐとともに長期に亙って連続した成膜を行うことが可能となる。
【００２４】
さらに、このスクレーパ２０は本実施形態では電子ビームの照射位置Ｑから上記軸線Ｏ回りに離れた位置にあり、すなわちルツボ１１に保持された蒸着材料から蒸気Ａが発生する位置から離れて配置されているので、スクレーパ２０にこの蒸気が付着して堆積することも少なく、一層円滑な成膜作業を図ることができる。また、このスクレーパ２０は、電子ビームが通過する電子ビームガン本体１３の開口１５に対しても軸線Ｏを挟んで反対側にあるので、蒸着材料の加熱、蒸発に影響を及ぼすようなこともない。
【００２５】
さらにまた、本実施形態では、このスクレーパ２０の下方に受け皿２１が配設されていて、掻き取り剥ぎ取られた堆積物Ｃを周囲に散乱させることなくこの受け皿２１に回収することができる。従って、長時間の成膜作業が終了した後にこの受け皿２１に回収された堆積物Ｃを処理すればよいので、成膜作業終了後の清掃等の手間を省いて処理作業の簡略化を図ることができ、一層効率的である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の真空成膜装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す真空成膜装置に用いられる本発明の電子ビームガンの一実施形態を示す正面図である。
【図３】図２に示す実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  真空容器
２  電子ビームガン
３  蒸発源
１１  ルツボ
１３  電子ビームガン本体
１４  ポールピース
１６  カバー
１７  回転軸
１９  駆動源
２０  スクレーパ
２１  受け皿
Ｏ  カバー１６の軸線
Ｔ  カバー１６の回転方向
Ｑ  電子ビームの照射位置
Ｆ  樹脂フィルム（被成膜物）
Ａ  材料蒸気
【図１】
0004669526.tif 000002
【図２】
0004669526.tif 000003
【図３】
0004669526.tif 000004