(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着材料に電子ビームを照射して基材表面に薄膜形成を行う蒸着装置に用いられる電子ビーム照射装置において、
電子を放出するカソードと、前記電子を加速するため前記カソードとの間で電場を形成するアノードと、
前記カソードと前記アノードとの間の空間に還元性ガスを滞在せしめるため、前記空間に還元性ガス分子を供給／発生せしめるための特定ガスを供給する特定ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項２】
前記特定ガスは、Ｈ２ガス、Ｈ２Ｏガス、または、Ｈ２および／もしくはＨ２Ｏを含む混合ガスであることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項３】
前記空間における前記還元性ガスの圧力を制御する圧力制御手段を備えた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照射装置。
【請求項４】
前記圧力制御手段として、前記空間を排気する排気手段と、前記特定ガスの供給量を調整する流量調整手段とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項５】
前記空間における前記還元性ガスの圧力が、１×１０−５Ｐａ以上、１×１０−２Ｐａ以下に設定されて使用されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【請求項６】
前記アノードは、Ｃｕを主成分として構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【請求項７】
蒸着材料に電子ビームを照射して基材表面に薄膜形成を行う蒸着装置において、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子ビーム照射装置と、
前記蒸着材料が充填されるハースと、
前記ハース上に前記基材を静止または通過させる基材搬送手段と、
を備えたことを特徴とする蒸着装置。
【請求項８】
前記蒸着材料が、酸化物であることを特徴とする請求項７に記載の蒸着装置。
【請求項９】
蒸着中に、酸化性ガスを導入しうるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の蒸着装置。
【請求項１０】
前記酸化物が、ＭｇＯであることを特徴とする請求項８に記載の蒸着装置。
【請求項１１】
蒸着材料に電子ビームを照射して基材表面に薄膜形成を行う蒸着方法において、
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子ビーム照射装置における前記カソードと前記アノードとの間の空間に前記還元性ガスを滞在せしめるため、前記空間に前記特定ガスを供給する工程と、
前記空間における前記還元性ガスの圧力を制御する工程と、
を備えることを特徴とする蒸着方法。
【請求項１２】
前記特定ガスは、Ｈ２ガス、Ｈ２Ｏガス、または、Ｈ２および／もしくはＨ２Ｏを含む混合ガスであることを特徴とする請求項１１に記載の蒸着方法。
【請求項１３】
前記空間における前記還元性ガスの圧力の制御は、前記空間の排気量および前記特定ガスの供給量を調整することによって行うことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の蒸着方法。
【請求項１４】
前記空間における前記還元性ガスの圧力は、１×１０−５Ｐａ以上、１×１０−２Ｐａ以下に制御することを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の蒸着方法。
【請求項１５】
前記蒸着材料が、酸化物であることを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載の蒸着方法。
【請求項１６】
蒸着中に、酸化性ガスを導入することを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載の蒸着方法。
【請求項１７】
前記酸化物が、ＭｇＯであることを特徴とする請求項１５に記載の蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル製造工程などにおいて、薄膜形成処理を安定的に連続して行うことが可能な、電子ビーム照射装置、蒸着装置および蒸着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネルでは、誘電体並びに電極の保護層として、ＭｇＯ膜が使用されている。ＭｇＯ膜等の金属酸化膜の形成には、主に電子ビーム蒸着法が使用されている。電子ビーム蒸着法は、電子ビーム照射装置により電子ビームを真空状態のチャンバ内に導入し、ハース内に充填された蒸着材料に照射して蒸発させることにより、基板表面に薄膜形成を行うものである。従来の電子ビーム照射装置は、電子を放出するカソードと、そのカソードとの間に電場を形成して電子を加速するアノードとを備え、カソードとアノードとの間の空間において電子ビームを発生させるようになっている。
【特許文献１】特開平７−２５８８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラズマディスプレイパネル等の製造工程では、生産性の向上により製造コストを削減するため、一週間以上の連続生産が行われている。また昨今では、サイズが１ｍ×１ｍを超える大型基板に対応するため、さらに単位時間あたりの生産量増加を実現するために、電子ビーム照射装置への投入電力が増大しつつある。そのため、電子ビーム照射装置の性能安定性、とりわけ電子ビームの出力安定性の向上が求められている。電子ビーム照射装置の性能安定性には、電子ビーム発生空間の雰囲気や圧力に加えて、各構成部材の汚れ具合が影響を及ぼす。各構成部材の汚れは、構成部材の表面の電位不安定性を生じたり、汚染ガスの放出源となったりして、電子ビーム発生空間における異常放電を誘発し、電子ビーム照射装置の性能安定性を阻害するからである。各構成部材が清浄な状態であれば、電子ビーム発生空間における異常放電は抑制される。
【０００４】
ところが従来の蒸着装置では、チャンバの内部ガスの一部が、電子ビーム照射装置に逆流する。特に酸化物の薄膜形成を行う蒸着装置では、Ｏ２などの酸化性ガスが電子ビーム照射装置に飛来することになる。この酸化性ガスが金属材料からなるアノード表面を酸化すると、脆性を有する酸化膜が形成される。この酸化膜がアノード表面から剥離して電子ビーム発生空間に飛来すると、電子ビームと衝突して異常放電が誘発される。またアノード表面が酸化されると電位が不安定になり、異常放電が誘発される。その結果、電子ビーム電流が不安定となり、電子ビーム照射装置の性能安定性が低下するという問題がある。
【０００５】
なお特許文献１には、ピアス式の真空蒸着装置用電子銃において、電子ビーム出口孔近傍を排気する排気手段と、電子ビームの出口孔の前方に金属酸化物蒸気をトラップする遮蔽体とを備える技術が提案されている。しかしながらこの技術では、アノード表面の酸化を十分に抑制することができない。
このように従来では、アノード表面における酸化膜の発生および剥離の問題を根本的に解決することが困難であり、電子ビーム照射装置の安定した連続運転時間を５００時間以上にすることができなかった。そのため、蒸着装置の連続運転時間は電子ビーム照射装置の寿命により律速されていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、アノード表面における酸化膜の発生および剥離の問題を解決し、安定した連続運転が可能な電子ビーム照射装置の提供を目的とする。また、薄膜形成を安定的に連続して行うことが可能な蒸着装置および蒸着方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の電子ビーム照射装置は、蒸着材料に電子ビームを照射して基材表面に薄膜形成を行う蒸着装置に用いられる電子ビーム照射装置において、電子を放出するカソードと、前記電子を加速するため前記カソードとの間で電場を形成するアノードと、前記カソードと前記アノードとの間の空間に還元性ガスを滞在せしめるため、前記空間に還元性ガス分子を供給／発生せしめるための特定ガスを供給する特定ガス供給手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、アノード表面等における酸化膜の形成を防止することが可能になり、剥離した酸化膜による異常放電の誘発が回避され、電子ビームを安定化させることができる。その結果、電子ビーム照射装置を安定して連続運転することができる。
【０００８】
また前記特定ガスは、Ｈ２ガス、Ｈ２Ｏガス、または、Ｈ２および／もしくはＨ２Ｏを含む混合ガスであることが望ましい。
この構成によれば、それ自体が還元性ガスであるＨ２ガスや、電子ビームにより分解されてＨ２ガスを発生させるＨ２Ｏガスを供給することにより、前記空間に還元性ガスを滞在せしめることができる。
【０００９】
また前記空間における前記還元性ガスの圧力を制御する圧力制御手段を備えることが望ましい。前記圧力制御手段として、前記空間を排気する排気手段と、前記特定ガスの供給量を調整する流量調整手段とを備えることが望ましい。そして前記空間における前記還元性ガスの圧力が、１×１０−５Ｐａ以上、１×１０−２Ｐａ以下に設定されて使用されることが望ましい。
この構成によれば、異常放電の発生を抑制することができる。また電子ビームの発散を抑制することができる。
【００１０】
また前記アノードは、Ｃｕを主成分として構成されていてもよい。
この構成によれば、アノード表面における酸化銅の形成を防止することが可能になる。
【００１１】
一方、本発明に係る蒸着装置は、蒸着材料に電子ビームを照射して基材表面に薄膜形成を行う蒸着装置において、上述した電子ビーム照射装置と、前記蒸着材料が充填されるハースと、前記ハース上に前記基材を静止または通過させる基材搬送手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ハース側から酸化性ガスが電子ビーム照射装置に逆流しても、アノード表面等における酸化膜の形成を防止することが可能になり、電子ビーム照射装置を安定して連続運転することができる。その結果、薄膜形成を安定的に連続して行うことができる。
【００１２】
また前記蒸着材料は、酸化物であってもよい。また前記酸化物が、ＭｇＯであってもよい。さらに蒸着中に、酸化性ガスを導入しうるようになっていてもよい。
この構成では、酸化性ガスである酸素ガスが発生して電子ビーム照射装置に逆流するが、本発明によれば、アノード表面等における酸化膜の形成を防止することができる。なお蒸着材料を金属とし、酸素を導入しながら金属を蒸発させて薄膜を形成するプロセスにも本発明の適用が有効である。なお蒸着材料を金属あるいはＳｉのような半導体とし、酸素などの酸化性ガスを導入しながら金属あるいはＳｉのような半導体を蒸発させて酸化膜を形成するプロセスにも本発明の適用が可能である。
【００１３】
一方、本発明に係る蒸着方法は、蒸着材料に電子ビームを照射して基材表面に薄膜形成を行う蒸着方法において、上述した電子ビーム照射装置における前記カソードと前記アノードとの間の前記空間に前記還元性ガスを滞在せしめるため、前記空間に前記特定ガスを供給する工程と、前記空間における前記還元性ガスの圧力を制御する工程と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、アノード表面等における酸化膜の形成を防止することが可能になり、電子ビーム照射装置を安定して連続運転することができる。その結果、薄膜形成を安定的に連続して行うことができる。
【００１４】
また前記特定ガスは、Ｈ２ガス、Ｈ２Ｏガス、または、Ｈ２および／もしくはＨ２Ｏを含む混合ガスであることが望ましい。
この構成によれば、前記空間に還元性ガスを滞在せしめることができる。
【００１５】
また前記空間における前記還元性ガスの圧力の制御は、前記空間の排気量および前記特定ガスの供給量を調整することによって行うことが望ましい。そして、前記空間における前記還元性ガスの圧力は、１×１０−５Ｐａ以上、１×１０−２Ｐａ以下に制御することが望ましい。
この構成によれば、異常放電の発生を抑制することができる。また電子ビームの発散を抑制することができる。
【００１６】
なお前記蒸着材料は、酸化物であってもよい。また前記酸化物は、ＭｇＯであってもよい。さらに蒸着中に、酸化性ガスを導入してもよい。
この構成では、酸化性ガスである酸素ガスが発生して電子ビーム照射装置に逆流するが、本発明によれば、アノード表面等における酸化膜の形成を防止することができる。なお蒸着材料を金属とし、酸素を導入しながら金属を蒸発させて薄膜を形成するプロセスにも本発明の適用が有効である。なお蒸着材料を金属あるいはＳｉのような半導体とし、酸素などの酸化性ガスを導入しながら金属あるいはＳｉのような半導体を蒸発させて酸化膜を形成するプロセスにも本発明の適用が可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アノード表面等における酸化膜の形成を防止することが可能になり、剥離した酸化膜による異常放電の誘発が回避され、電子ビームを安定化させることができる。その結果、電子ビーム照射装置を安定して連続運転することができる。
そして、上述した電子ビーム照射装置を採用することにより、薄膜形成を安定的に連続して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
（電子ビーム照射装置）
最初に、第１実施形態に係る電子ビーム照射装置ついて説明する。
図１は、第１実施形態に係る電子ビーム照射装置の概略構成図である。第１実施形態に係る電子ビーム照射装置１０は、いわゆるピアス式の電子銃であって、カソード１６とアノード２０との間の電子ビーム発生空間に還元性ガスを滞在せしめるため、特定ガスを供給する特定ガス供給手段３４を備えたものである。なお以下には、電子ビームの進行方向を「下流」と呼び、その反対方向を「上流」と呼ぶ。
【００２０】
電子ビーム照射装置１０は、電子を放出するカソード１６を備えている。そのカソード１６の上流には、カソード１６を加熱するフィラメント１４が設けられている。このフィラメント１４はフィラメント電源１３に接続され、フィラメント１４およびカソード１６はカソード電源１５に接続されている。
【００２１】
フィラメント電源１３からフィラメント１４に通電すると、フィラメント１４が２５００Ｋ程度に加熱されて熱電子を発生させる。またカソード電源１５によりフィラメント１４とカソード１６との間には６００〜１５００Ｖの電圧が印加されるので、発生した熱電子は加速されてカソード１６に衝突する。この熱電子の衝突およびフィラメントからの輻射熱により、カソード１６が２５００Ｋ程度に加熱されて、カソード１６の表面から熱電子を放出するようになっている。
【００２２】
一方、カソード１６の周縁部にはウェネルト（ビーム形成電極）１８が設けられ、カソード１６およびウェネルト１８の下流には、カソードとの間で電場を形成して電子を加速するアノード２０が設けられている。一般に、ピアス式電子銃のアノード２０はＣｕを主成分として構成されるが、ＭｏやＴａ、Ｗ等を主成分として構成することも可能である。そして、カソード１６およびウェネルト１８とアノード２０とは、加速電源１７に接続されている。
【００２３】
この加速電源１７によりカソード１６とアノード２０との間に２０ｋＶ程度の電圧を印加し、カソード１６の表面から放出された熱電子をアノード２０に向かって加速することにより電子ビームが形成される。なおウェネルト１８とアノード２０との間の電位勾配により、カソード１６の表面から放出された熱電子はアノード２０に向かって集束するようになっている。なお電子ビーム発生時にはアノード２０の表面温度が上昇するので、アノード２０の熱変形を抑制するため冷却手段を設けてもよい。
【００２４】
アノード２０の下流には、電子ビーム集束手段２２が設けられている。その電子ビーム集束手段２２として、電子ビームＢの軌道の周囲にフローレジスタ２４が配置され、そのフローレジスタ２４の外周に集束コイル２６および揺動コイル２８が配置されている。
なお、電子ビーム照射装置１０からチャンバ（後述）に向かって電子ビームＢを照射すると、電子ビームＢがチャンバの内部ガスと衝突してイオンを発生させる。そして発生したイオンの一部が、電子ビーム照射装置１０のカソード１６に向かって逆流する場合がある。このイオンを捕集するため、カソード１６に貫通孔を設けるとともに、カソード１６の上流にイオンコレクタ１２が設けられている。
【００２５】
上述した電子ビーム照射装置１０の構成部材は、ケーシング３０の内部に配置されている。このケーシング３０には、カソード１６とアノード２０との間の電子ビーム発生空間１９を局所排気するための排気手段３２が接続されている。この排気手段３２として、電子ビーム発生空間１９を１．０×１０−２Ｐａ以下まで排気可能な、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを採用することが望ましい。電子ビーム発生空間１９を１．０×１０−２Ｐａ以下まで排気することにより、異常放電の発生を抑制しうるからである。
【００２６】
その排気手段３２の吸入口側には、電子ビーム発生空間に特定ガスを供給する特定ガス供給手段３４が接続されている。特定ガス供給手段３４は、還元性ガス分子を供給／発生せしめるための特定ガスを供給するものである。そのような特定ガスとして、それ自体が還元性ガスであるＨ２ガスや、電子ビームにより分解されて還元性ガスであるＨ２ガスを発生させるＨ２Ｏガス、またはそれらの混合ガス等を供給する。
この特定ガス供給手段３４は、特定ガスの供給量を調整する流量調整手段としてのバルブ３３を介して、排気手段３２の吸入口側に接続されている。なお流量調整手段として、特定ガスの種類に応じた質量流量調節計などを用いるとより好ましい。このバルブ３３および前述した排気手段３２は、電子ビーム発生空間１９の圧力制御手段として機能する。
【００２７】
また特定ガス供給手段３４は、排気手段３２の吸入口側でなく、排出口側に接続してもよい。排気手段３２であるターボ分子ポンプの排気特性として、水素ガスに対する圧縮率が極めて小さいからである。すなわち、特定ガス供給手段３４と排気手段３２の排出口側に接続した場合でも、バルブ３３の開度および排気手段３２の出力を調整することにより、電子ビーム発生空間１９に特定ガスを供給することができる。なお排気手段３２の近傍から特定ガスを導入することにより、蒸着プロセスに対する特定ガスの影響を排除することができる。
【００２８】
（蒸着装置）
図２は、第１実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。第１実施形態に係る蒸着装置１は、上述した電子ビーム照射装置１０を備えている。その電子ビーム照射装置１０は、チャンバ２の内部に向かって電子ビームＢを導入しうるように、隔離バルブ２ａを介してチャンバ２の側壁部分に装着されている。またチャンバ２の内部における電子ビーム軌道の下方には、電子ビームの軌道を曲げるための偏向コイル３が設けられている。さらにその下流には、蒸着材料５を充填するハース４が上向きに配置されて、蒸発源が構成されている。また第１実施形態の蒸着装置１は、蒸発源の上方に基板（基材）８を通過させつつその基板８の表面に薄膜を形成する、いわゆるインライン式の蒸着装置である。そのため、チャンバ２の上方には基板搬送手段９が設けられている。基板搬送手段９として、基板８を支持するキャリア７と、そのキャリア７が内部を移動する通路６とを備えている。その通路６におけるハース４との対向面には、開口部６ａが形成されている。
【００２９】
（蒸着方法）
次に、第１実施形態に係る蒸着方法について説明する。
プラズマディスプレイパネルの保護層としてＭｇＯ膜を形成する場合には、蒸着材料としてＭｇＯを採用する。そこで、まずＭｇＯをハース４に充填する。次に、チャンバ２の内部を真空排気する。そして、排気手段３２により電子ビーム照射装置１０の電子ビーム発生空間を局所排気し、電子ビームＢを発生させて、チャンバ２の内部に導入する。この電子ビームＢは、偏向コイル３により軌道を曲げられて、ハース４に充填された蒸着材料に照射される。するとハース４に充填された蒸着材料が、電子ビームＢとの衝突により加熱されて蒸発する。次に、基板８をキャリア７に搭載し、キャリア７を通路６に沿って移動させる。この基板８が開口部６ａを通過する際に、蒸発した蒸着材料が基板８に付着する。これにより、基板８にＭｇＯ膜が形成される。なお基板８を搭載した複数のキャリア７を、通路６に沿って縦列移動させることにより、複数の基板８に対してＭｇＯ膜を連続形成することができる。
【００３０】
ところで、電子ビームＢが蒸着材料であるＭｇＯに衝突すると、ＭｇＯが蒸発するだけでなく、ＭｇＯの一部が分解してＯ２ガスが発生する。その際分解して発生したＭｇを基板８上でＭｇＯにするためのプロセスガスとしてＯ２ガスを導入する。これらのＯ２ガスの一部は、隔離バルブ２ａを通って電子ビーム照射装置１０に逆流する。そして酸化剤（酸化性ガス）であるＯ２ガスは、Ｃｕ等の金属材料からなるアノードを酸化して、図１に示すアノード２０の表面に酸化膜を形成する。なお電子ビーム照射装置１０の運転時間に比例して、酸化膜の膜厚は増加する。またアノード２０の表面に限られず、Ｍｏ等からなるウェネルト１８の表面やＷ等からなるカソード１６の表面、電子ビーム発生空間近傍の構造物表面などにも酸化膜が形成される。
【００３１】
これらの酸化膜の形成は、構成部材の表面の電位不安定性を生じたり、汚染ガスの発生源となったりして、電子ビーム発生空間における異常放電を誘発し、電子ビーム照射装置の性能安定性を阻害する。また、これらの酸化膜は脆く、電子ビーム照射装置を１５０〜２００時間にわたって連続運転すると、アノード２０等の表面から剥離する。剥離した酸化膜が電子ビーム発生空間１９に飛来すると、電子ビームと衝突して異常放電が誘発される。その結果、電子ビーム電流が不安定となり、電子ビーム照射装置の性能安定性が低下するという問題がある。
【００３２】
なお酸化膜の発生および剥離を抑制する方法として、（１）フローレジスタ２４のコンダクタンスを絞りチャンバから電子ビーム発生空間へのＯ２ガスの流入量を抑制する方法、（２）アノード２０の冷却を強化しアノード２０に対する酸化膜の形成速度を低下させる方法、（３）アノード２０の表面を機械的処理により粗し、酸化膜の密着性を向上させる方法、（４）アノード２０の表面温度を一定に保持し熱サイクルによる酸化膜の剥離を抑制する方法等が考えられる。しかしながら、これらの対策を実行しても、３００〜５００時間の連続運転により酸化膜の剥離が発生する。
【００３３】
そこで第１実施形態では、アノード２０の表面における酸化膜の形成を阻止するため、電子ビーム発生空間１９に還元性ガスを滞在せしめる。例えば、電子ビーム発生空間１９におけるＨ２ガスの分圧を９０％以上とする。そのため、還元性ガス分子を供給／発生せしめるための特定ガスを特定ガス供給手段３４から供給する。具体的には、それ自体が還元性ガスであるＨ２ガスや、電子ビームにより分解されてＨ２ガスを発生させるＨ２Ｏガス、またはそれらの混合ガス等を特定ガスとして供給する。
【００３４】
さらに、電子ビーム発生空間における還元性ガスの圧力を制御する。電子ビーム発生空間における還元性ガスの圧力は、１×１０−５Ｐａ以上、１×１０−２Ｐａ以下の範囲に制御することが望ましい。１×１０−２Ｐａを超えると、電子ビーム発生空間での異常放電が多発するからである。また電子ビームの軌道上においてビームの発散を抑制するため適正な圧力が必要であるが、実用上の理由から１×１０−５Ｐａ以上とすることが望ましい。
【００３５】
還元性ガスの圧力を制御するには、圧力制御手段であるバルブ３３の開度および排気手段３２の出力を調整する。一例を挙げれば、排気手段３２の吸入口側に特定ガス供給手段３４を接続する場合には、Ｈ２ガスの供給量が約２ｓｃｃｍとなるようにバルブ３３の開度を調整し、さらに排気手段３２の出力を調整して還元性ガスの圧力を約５×１０−３Ｐａに設定する。また排気手段３２の排出口側に特定ガス供給手段３４を接続する場合には、Ｈ２ガスの供給量が約５ｓｃｃｍとなるようにバルブ３３の開度を調整し、さらに排気手段３２の出力を調整して還元性ガスの圧力を約１×１０−３Ｐａに設定する。
【００３６】
このように、電子ビーム発生空間１９に還元性ガスを滞在せしめることにより、チャンバから酸化性ガスが逆流しても、アノード２０の表面の酸化を抑制することが可能になる。また仮にアノード２０の表面が酸化されても、還元性ガスによりその表面を還元することが可能になる。その結果、アノード２０等の表面から酸化膜が剥離するのを防止することができる。
【００３７】
図３は、電子ビーム照射装置を３００時間にわたり連続運転した後のアノード表面の状態図である。図３（ａ）は第１実施形態に係る電子ビーム照射装置の場合であり、図３（ｂ）は従来技術に係る電子ビーム照射装置の場合である。なお図３では、アノードにおけるカソード側の表面の状態を示している。図３（ｂ）に示すように、従来技術に係る電子ビーム照射装置のアノード２０では、中央の電子ビーム通過孔の周囲に酸化銅の被膜２１が形成された。これに対して、図３（ａ）に示すように、第１実施形態に係る電子ビーム照射装置のアノードでは、表面に酸化銅の被膜は形成されなかった。この結果、第１実施形態によればアノード表面における酸化膜の形成を防止しうることが確認された。なお、従来技術に係る電子ビーム照射装置では、アノード表面のみならず、電子ビーム発生空間近傍の構造物表面において、アノード表面での異常放電に起因すると推察される酸化銅の形成が認められたが、第１実施形態に係る電子ビーム照射装置ではそれが認められなかった。
【００３８】
図４は、電子ビーム照射装置の連続運転時間に対する電子ビーム発生空間の圧力変動およびビーム電流の変動を示すグラフである。なお電子ビーム発生空間の圧力およびビーム電流は小刻みに変化するため、図４では変動過程を示す代わりに変動幅（上限および下限）を示している。電子ビーム発生空間の圧力変動幅は、従来技術では１×１０−４〜７×１０−４Ｐａであったが、第１実施形態では特定ガスの導入により８×１０−４〜１×１０−３Ｐａに上昇した。そしてビーム電流の変動幅は、従来技術では±５ｍＡであったが、第１実施形態では±２．５ｍＡに半減した。この結果、第１実施形態ではアノード表面における酸化膜の形成が防止されるので、剥離した酸化膜による異常放電の誘発が回避され、電子ビーム電流を安定化しうることが確認された。
【００３９】
以上に詳述したように、第１実施形態に係る電子ビーム照射装置によれば、電子ビーム発生空間に還元性ガスを滞在せしめるため、電子ビーム発生空間に特定ガスを供給する特定ガス供給手段を備える構成とした。この構成によれば、アノード表面等における酸化膜の形成を防止することが可能になり、剥離した酸化膜による異常放電の誘発が回避され、電子ビームを安定化させることができる。その結果、電子ビーム照射装置を安定して連続運転することができる。具体的には、電子ビーム照射装置の連続運転時間を、従来の２倍の５００〜１０００時間とすることが可能になる。
そして、第１実施形態に係る蒸着装置および蒸着方法では、上述した電子ビーム照射装置を採用することにより、薄膜形成を安定的に連続して行うことができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る電子ビーム照射装置および蒸着装置について説明する。
図５は、第２実施形態に係る電子ビーム照射装置の概略構成図である。第２実施形態に係る電子ビーム照射装置２１０は、電子ビーム発生空間２１９の下流側に、差動排気空間２９９を設けた点で、第１実施形態と異なっている。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
第２実施形態に係る電子ビーム照射装置２１０も、第１実施形態と同様に、カソード２１６とアノード２２０との間の電子ビーム発生空間２１９を局所排気するための排気手段２３２を備えている。その排気手段２３２の吸入口側には、バルブ２３３を介して特定ガス供給手段２３４が接続されている。前述した排気手段２３２およびバルブ２３３は、電子ビーム発生空間２１９の圧力制御手段として機能するようになっている。
これに加えて、第２実施形態に係る電子ビーム照射装置２１０では、アノード２２０とその下流側に配置されたフローレジスタ２２４との間に、差動排気空間２９９が形成されている。また差動排気空間２９９を局所排気するための排気手段２９２を備えている。
【００４２】
そして第２実施形態でも、電子ビーム発生空間２１９に還元性ガスを滞在せしめる。そのため、還元性ガス分子を供給／発生せしめるための特定ガスを特定ガス供給手段２３４から供給する。具体的には、それ自体が還元性ガスであるＨ２ガスや、電子ビームにより分解されてＨ２ガスを発生させるＨ２Ｏガス、またはそれらの混合ガス等を特定ガスとして供給する。さらに、電子ビーム発生空間２１９における還元性ガスの圧力を、１×１０−５Ｐａ以上、１×１０−２Ｐａ以下の範囲に制御する。これにより、蒸着チャンバから酸化性ガスが逆流しても、アノード２２０等の表面における酸化膜の形成を防止することが可能になる。
【００４３】
これに加えて第２実施形態では、差動排気空間２９９を局所排気する。これにより、電子ビーム発生空間２１９と蒸着チャンバとの雰囲気分離が向上するので、蒸着チャンバから逆流した酸化性ガスが電子ビーム発生空間２１９に到達するのが困難になる。したがって、アノード２２０等の表面における酸化膜の形成をより確実に防止することができる。これに伴って、アノード２２０等の表面からの酸化膜の剥離が減少し、剥離した酸化膜による異常放電の誘発が回避され、電子ビームを安定化させることが可能になる。その結果、電子ビーム照射装置を安定して連続運転することができる。そして、この電子ビーム照射装置を採用した蒸着装置および蒸着方法では、薄膜形成を安定的に連続して行うことができる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る電子ビーム照射装置および蒸着装置について説明する。
図６は、第３実施形態に係る電子ビーム照射装置および蒸着装置の概略構成図である。第２実施形態に係る電子ビーム照射装置３１０は、いわゆるトランスバース式の電子銃である点で、ピアス式の電子銃である第１実施形態と異なっている。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
第３実施形態の電子ビーム照射装置３１０は、チャンバ３０２の内部に配置されている。具体的には、蒸着材料３０５が充填されるハース３０４の下方に、カソード３１６およびアノード３２０が配置されている。なおトランスバース式電子銃のアノード３２０は、ＭｏやＴａ等を主成分として構成されている。そして、カソード３１６およびアノード３２０から水平方向に照射された電子ビームＢは、偏向コイル３０３により軌道を曲げられ、ハース３０４に充填された蒸着材料３０５に上方から照射されるようになっている。
【００４６】
蒸着材料３０５が充填されるハース３０４と、カソード３１６およびアノード３２０との間には、隔壁３８１が配置されている。すなわち、ハース３０４が配置された蒸着室と、カソード３１６およびアノード３２０が配置された電子ビーム発生室３８０とが、隔壁３８１によって雰囲気分離されている。この隔壁３８１により、電子ビーム発生室３８０に供給した特定ガスが、蒸着プロセスに影響を与えるのを防止することができる。
【００４７】
その電子ビーム発生室３８０には、カソード３１６とアノード３２０との間の電子ビーム発生空間３１９を局所排気するための排気手段３３２が接続されている。その排気手段３３２の吸入口側には、バルブ３３３を介して特定ガス供給手段３３４が接続されている。前述した排気手段３３２およびバルブ３３３は、電子ビーム発生空間３１９の圧力制御手段として機能するようになっている。
【００４８】
そして第３実施形態でも、電子ビーム発生空間３１９に還元性ガスを滞在せしめる。そのため、還元性ガス分子を供給／発生せしめるための特定ガスを特定ガス供給手段３３４から供給する。具体的には、それ自体が還元性ガスであるＨ２ガスや、電子ビームにより分解されてＨ２ガスを発生させるＨ２Ｏガス、またはそれらの混合ガス等を特定ガスとして供給する。さらに、電子ビーム発生空間３１９における還元性ガスの圧力を、１×１０−５Ｐａ以上、１×１０−２Ｐａ以下の範囲に制御する。
【００４９】
以上に詳述したように、第３実施形態に係る電子ビーム照射装置では、いわゆるトランスバース式の電子ビーム照射装置において、蒸着室と電子ビーム発生室とを雰囲気分離するとともに、電子ビーム発生空間に還元性ガスを滞在せしめる構成とした。この構成によれば、蒸着プロセスに影響を与えることなく、電子ビーム発生空間に還元性ガスを滞在せしめることができる。その結果、アノード等の表面における酸化膜の形成を防止することが可能になり、剥離した酸化膜による異常放電の誘発が回避され、電子ビームを安定化させることができる。したがって、電子ビーム照射装置を安定して連続運転することができる。そして、第３実施形態に係る蒸着装置および蒸着方法では、上述した電子ビーム照射装置を採用することにより、薄膜形成を安定的に連続して行うことができる。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００５１】
例えば、上記各実施形態では蒸着材料としてＭｇＯを使用する場合について説明したが、蒸着材料としてＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３、ＳｎＯ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｒＯｘなどを使用する場合にも、本発明を適用することが効果的である。このような酸化物の蒸着プロセスでは、電子ビームの照射により酸化剤（酸化性ガス）である酸素ガスが発生するからである。また分解した材料を酸化させるためプロセスガスとして酸素ガスを導入する場合もあるからである。これら以外にも、蒸着中に酸化性ガスが発生するプロセスや、蒸着中に酸化性ガスを導入するプロセスなどについて、本発明を有効に適用することができる。例えば、蒸着材料としてＡｌやＳｉ等を使用し、酸素を導入しながらそれらを蒸発させて、酸化アルミニウム膜や酸化ケイ素膜等を形成するプロセスにも、本発明を有効に適用することができる。
【００５２】
また、第１実施形態ではアノードをＣｕ材料で構成する場合について説明したが、アノードをＭｏやＴａ、Ｗ等の金属材料で構成する場合にも、本発明を適用することが効果的である。Ｃｕ以外のＭｏやＴａ、Ｗ等の金属材料でも、酸化性ガスにより酸化物が形成され、アノード表面から剥離するからである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態に係る電子ビーム照射装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。
【図３】電子ビーム照射装置を連続運転した後のアノード表面の状態図である。
【図４】電子ビーム発生空間の圧力変動およびビーム電流の変動を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る電子ビーム照射装置の概略構成図である。
【図６】第３実施形態に係る電子ビーム照射装置および蒸着装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０‥電子ビーム照射装置  １６‥カソード  １９‥電子ビーム発生空間  ２０‥アノード  ３２‥排気手段  ３４‥特定ガス供給手段
【図１】
0004758701.tif 000002
【図２】
0004758701.tif 000003
【図３】
0004758701.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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