(57)【要約】【課題】  プラズマ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、プラズマに晒されてもポールピースの磁気特性の変化を抑えることができ、これにより電子ビームの軌道を安定に保つことが可能な電子ビームガンを提供する。【解決手段】  プラズマを発生するプラズマ装置に備えられて、このプラズマ装置内に突出するポールピース４を有する電子ビームガン１であって、ポールピース４のプラズマ装置内に突出する部分４Ａの表面を、絶縁体５によって被覆する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生するプラズマ発生源を有するプラズマ装置に備えられて、このプラズマ装置の本体内に突出するポールピースを有する電子ビームガンであって、上記ポールピースの上記プラズマ装置本体内に突出する部分の表面が、絶縁体によって被覆されていることを特徴とする電子ビームガン。
【請求項２】
上記絶縁体は、アルミナ、ガラス、ポリイミド、ジルコニア、酸化ケイ素のうちの少なくとも１種であ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】
上記ポールピースは、その表面に上記絶縁体よりなるテープが巻き付けられて被覆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】
上記ポールピースは、その表面に上記絶縁体が溶射されて被覆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５】
プラズマ装置本体内に、プラズマを発生するプラズマ発生源と、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ガンとが備えられていることを特徴とするプラズマ装置。
【請求項６】
上記プラズマ装置本体は真空容器を備え、この真空容器内に、上記プラズマ発生源と、上記電子ビームガンと、この電子ビームガンによって加熱、蒸発させられる成膜物質を保持するルツボとが備えられていることを特徴とする請求項５に記載のプラズマ装置。
【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真空成膜装置等のプラズマ装置に備えられ、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、特に上記プラズマ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、および該電子ビームガンを備えた上述のようなプラズマ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような、成膜物質を加熱して蒸着するのに用いられる電子ビームガンとして、例えば特許文献１には、真空チャンバ内の蒸発槽（ルツボ）上の側方より電子ビームを水平方向に放射するように設けた電子ビーム発生装置と、この電子ビームを蒸発槽内の溶融金属（成膜物質）に偏向させる偏向コイルとを備え、蒸発槽の両端において、この蒸発槽の上面より下方に下部ポールピースを、また蒸発槽上面より上方には柱状の上部ポールピースをそれぞれ設けたものが提案されている。また、特許文献２等には、このような電子ビームガンによって蒸発させられた成膜物質を、プラズマ発生源から発せられる電子によってイオン化してプラズマを発生させ、こうしてイオン化した成膜物質を基板等の表面に付着させてイオンプレーティングするプラズマアシスト蒸着による真空成膜装置（プラズマ装置）が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１５２７６９号公報
【特許文献２】特開平９−２５６１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記特許文献１に記載の電子ビームガンでは、水平に放射された電子ビームをそのまま下向きに偏向させて蒸発槽内の成膜物質に照射するものにおいて、蒸発槽上面よりも上方に突出する柱状の上記上部ポールピースを設けているが、例えば特許文献２に記載されているように電子ビームガンのフィラメントから発生した電子ビームを、ポールピースにより形成される磁場によって２７０°偏向させてルツボ内の成膜物質に照射するものでは、このポールピースはルツボ上面よりも上方に延びてプラズマ装置の真空チャンバ内に突出するように配設されているものが広く使われている。しかしながら、この特許文献２のようにプラズマ装置に用いられる電子ビームガンでは、こうしてプラズマ装置内に突出したポールピースがプラズマ発生源から発せられたプラズマ電子中に晒されると、プラズマ生成電極のアノードがアース電位である場合に、プラズマの特性から、同じくアース電位である電子ビームガンの突出した上記ポールピースにプラズマ電子の流入が集中することが避けられない。
【０００４】
しかるに、こうしてポールピースにプラズマ電子の流入が集中すると、ポールピースは鉄や鉄合金、ニッケル、コバルト等の強磁性体金属によって形成されているために電気抵抗によってポールピース自身の温度が上昇し、これに伴いその磁気特性が変化してしまうことになる。また、ポールピースの温度は、電子ビームにより加熱されて蒸発させられた成膜物質の蒸気からの輻射熱によっても上昇させられる。そして、このようにポールピースの温度上昇によってその磁気特性が変化する結果、電子ビームの軌道を所定の角度で偏向させて制御するために該ポールピースにより形成される上記磁場も変化を来たし、このためルツボ内の成膜物質への電子ビームの照射位置も変わってしまうので、蒸発した成膜物質の蒸気分布が不安定となって、均一な被膜を成膜することができなくなるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようにプラズマ装置の本体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ることができ、これにより電子ビームの軌道を安定に保つことが可能な電子ビームガンを提供し、またこのような電子ビームガンを備えたプラズマ装置、特に上述のようなプラズマアシスト蒸着による真空成膜装置として用いられるプラズマ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、本発明は、プラズマを発生するプラズマ装置に備えられて、このプラズマ装置内に突出するポールピースを有する電子ビームガンであって、該ポールピースの上記プラズマ装置内に突出する部分の表面を、絶縁体によって被覆したことを特徴とする。また、本発明のプラズマ装置は、プラズマ装置本体内に、プラズマを発生するプラズマ発生源と、このような記載の電子ビームガンとが備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このような電子ビームガンにおいては、プラズマ装置内に突出するそのポールピースが絶縁体で被覆されているため、プラズマ生成電極のアノードがポールピースと同じアース電位であってもプラズマ電子がポールピースに流入することがなく、電気抵抗によるポールピースの温度上昇を防ぐことができる。従って、この温度上昇によるポールピースの磁気特性の変化も抑えて安定した磁場を形成することが可能となるので、上記構成の電子ビームガンによれば、ポールピースがプラズマ電子に晒されるプラズマ装置に用いても、電子ビームの軌道を安定的に維持することができ、例えばルツボ内の成膜物質への照射位置を正確に制御して成膜物質蒸気の分布の安定化を図り、これにより均一な被膜を基板等に成膜することが可能となる。
【０００８】
ここで、上記絶縁体としては、アルミナ、ガラス、ポリイミド、ジルコニア、酸化ケイ素のうちの少なくとも１種を被覆するのが望ましく、これらの材質は絶縁性に加えて耐熱性や断熱性も備えているので、プラズマ蒸気の輻射熱によるポールピースの温度上昇も防いで、一層確実な磁気特性の安定化を図ることができる。なお、このうち絶縁体としてアルミナ、ガラス、ポリイミドを用いる場合は、これらの材質よりなる繊維を編み込んで形成されたテープをポールピース表面に巻き付けて被覆すればよく、被覆が容易である。また、アルミナ、ジルコニア、酸化ケイ素のようなセラミックス系の絶縁体を用いる場合は、溶射によってポールピース表面を被覆するようにしてもよく、ポールピースの形状が複雑であっても隙間なく絶縁体を被覆することが可能となる。
【０００９】
また、本発明のプラズマ装置は、そのプラズマ装置本体内に、プラズマ発生源とこのような電子ビームガンとが備えられているので、プラズマ装置本体内に突出する電子ビームガンのポールピースがプラズマ発生源から発せられるプラズマ電子に晒されてもその流入が集中するのを防いで安定した磁場の形成および電子ビームの軌道の確保を図ることができる。従って、特にこのプラズマ装置本体が真空容器を備え、この真空容器内に、上記プラズマ発生源と、上記電子ビームガンと、この電子ビームガンによって加熱、蒸発させられる成膜物質を保持するルツボとが備えられた、上述のようなプラズマアシスト蒸着による真空成膜装置に適用して、均一な成膜を図ることが可能となって効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１および図２は本発明の一実施形態の電子ビームガン１を示すものである。本実施形態の電子ビームガン１においては、基台部２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装置本体３が設けられ、この装置本体３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。そして、この装置本体３の両側部には、上方に突出するように一対のポールピース４が設けられており、これらのポールピース４の表面が絶縁体５によって被覆されている。
【００１１】
ここで、上記ポールピース４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おり、スキャンコイルからの磁束を誘導して装置本体３の外部に磁場を形成するようになされている。また、上記絶縁体５は、このポールピース４のうち少なくとも装置本体３の上面３Ａから上方に突出する突出部４Ａの表面を被覆するようにされている。
【００１２】
さらに、上記絶縁体５は、本実施形態ではアルミナの繊維を織り込むようにして形成されたテープ状とされており、このようなテープがポールピース４の上記突出部４Ａに巻き付けられて貼着されることにより、該ポールピース４の装置本体３から上方に突出した突出部４Ａの表面を被覆している。ただし、このアルミナ繊維よりなるテープに代えて、ガラスやポリイミド等の絶縁体繊維よりなるテープでポールピース４を被覆するようにしてもよく、またアルミナやジルコニア、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等のセラミックス系絶縁体を溶射してポールピース４の突出部４Ａ表面を被覆するようにしてもよい。
【００１３】
そして、本実施形態では、上記装置本体３の後端部（図１において左側端部）下方には、熱電子放出源（フィラメント）６が配設される一方、この熱電子放出源６と反対の装置本体３先端側（図１において右側）には、成膜物質Ｐ等を保持するルツボ７が配設される。従って、上記熱電子放出源６から発せられた電子ビームＥは、装置本体３後端部に開けられた開口より上記ポールピース４によって形成された磁場によって図１に示すように２７０°偏向させられ、ルツボ７内の成膜物質Ｐに上方から垂直に照射されて該成膜物質Ｐを加熱、蒸発させることとなる。
【００１４】
このように構成された本実施形態の電子ビームガン１は、例えば図３に断面を示すような本発明の一実施形態のプラズマ装置に用いられる。ここで、本実施形態のプラズマ装置は、そのプラズマ装置本体が図示されない排気装置によって内部が真空排気される真空容器（チャンバ）１０を備え、この真空容器内１０で、上記電子ビームガン１により成膜物質Ｐを加熱、蒸発するとともに、プラズマ発生源から発せられるプラズマによるプラズマアシスト蒸着によって上記成膜物質Ｐを基板等の被成膜材の表面に蒸着する真空成膜装置である。すなわち、上記真空容器１０内の天井面１０Ａには、上記被成膜材（例えばガラス基板）がその成膜面を下向きにして取り付けられるドーム１１が鉛直軸線回りに回転可能に設けられるとともに、真空容器１０内の底面１０Ｂには、上記電子ビームガン１と、上記ルツボ７が設けられたハース１２と、そしてプラズマ発生源としてのプラズマガン１３とが設けられている。
【００１５】
ここで、上記ハース１２は、鉛直方向に延びる中心線を有する円板状とされてこの中心線回りに回転可能かつ所定の回転位置で位置決め可能とされていて、その上面１２Ａの外周部に複数の上記ルツボ７が周方向に等間隔に設けられた構成とされている。そして、上述のようにハース１２が所定の回転位置で位置決めされた状態で、所望のルツボ７が電子ビームガン１の上記先端側に配設されて、上記ポールピース４により偏向させられた電子ビームＥがこのルツボ７に保持された成膜物質Ｐに照射される。
【００１６】
さらに、真空容器１０内の上記底面１０Ｂ側には、鉛直方向においてこのハース１２の上面１２Ａ上に、上記電子ビームガン１およびプラズマガン１３の部分と、ハース１２のうち電子ビームガン１の装置本体３先端側に位置したルツボ７の上方部分とに開口部を有する床板材１４が張り渡されており、この床板材１４の上面は電子ビームガン１の装置本体３の上面３Ａと略面一となるようにされている。従って、上記ポールピース４は、図３に示すようにこの床板材１４の上面から上記真空容器１０内すなわちプラズマ装置本体内に突出させられることとなる。
【００１７】
このように構成されたプラズマ装置（真空成膜装置）によって上記ガラス基板等の被成膜材表面に成膜物質Ｐよりなる被膜を成膜する場合には、上記ルツボ７内に保持されたこの成膜物質Ｐが電子ビームガン１によって加熱されて蒸発させられるとともに、その蒸気は、上記プラズマガン１３から発せられる電子によってイオン化させられてプラズマを生じ、こうしてイオン化した成膜物質Ｐの蒸気プラズマが被成膜材の表面に付着して被膜が形成される。従って、上述のように真空容器１０内に突出させられた電子ビームガン１の上記ポールピース４は、その突出部４Ａがプラズマガン１３から発せられる電子に晒されることとなるが、上記構成の電子ビームガン１においては、このポールピース４の突出部４Ａ表面が絶縁体５によって被覆されているので、たとえプラズマ生成電極のアノードが電子ビームガン１と同じアース電位であっても、ポールピース４にプラズマ電子の流入が集中するのを防ぐことができる。
【００１８】
このため、上記構成の電子ビームガン１によれば、この電子ビームガン１が上述のようなプラズマ装置に用いられる場合にあって、そのポールピース４が該プラズマ装置本体（真空容器１０）内に突出させられていても、このポールピース４に電子の流入による電気抵抗によって温度上昇が生じるのを防いでその磁気特性の変化を抑制することが可能となり、これにより該ポールピース４によって形成される磁場を安定させて、この磁場により偏向させられる熱電子放出源６からの電子ビームＥを所定の軌道に維持することができる。従って、このような電子ビームガン１を備えた上記プラズマ装置（真空成膜装置）によれば、ルツボ７内に保持された成膜物質Ｐへの電子ビームＥの照射位置も所定の位置に正確に制御することが可能となるため、この成膜物質Ｐを蒸発させた蒸気の分布の安定化を図ることができて、より均一な被膜を上記ガラス基板等の被成膜材表面に形成することが可能となる。
【００１９】
また、本実施形態においては、上記絶縁体５としてアルミナが用いられており、かかる材質は絶縁性とともに耐熱性や断熱性も兼ね備えているので、ルツボ７内で加熱されて蒸発させられた成膜物質Ｐの蒸気による輻射熱によってポールピース４が加熱されて温度上昇を生じるのも抑制することができる。従って、本実施形態によれば、このポールピース４の磁気特性の変化をより確実に防ぐことができて、電子ビームＥの軌道および成膜物質Ｐへの照射位置の一層正確な制御を図ることが可能となり、さらに安定した蒸気分布を得て被成膜材表面の被膜の均一化、均質化を促すことができる。なお、このような絶縁体５の材質としては、他にガラス、ポリイミド、ジルコニア、酸化ケイ素なども適用可能であり、場合によってはこれらのうち２種以上を例えば多層に被覆するなどして併用するようにしてもよい。
【００２０】
さらに、本実施形態では、絶縁体５としての上記アルミナが、アルミナ繊維を織り込んだテープとしてポールピース４の上記突出部４Ａに巻き付けられてその表面を被覆するようにされており、絶縁体５によってポールピース４を被覆する被覆作業が容易であるとともに、この絶縁体５を交換したりする場合でもその作業が容易であるという利点が得られる。なお、上述した他の材質のうちでもガラスやポリイミドを絶縁体５とする場合には、これと同様にテープ状としてポールピース４に巻き付けるのが容易である。一方、ジルコニアや酸化ケイ素を絶縁体５としてポールピース４に被覆する場合や、本実施形態と同様にアルミナを絶縁体５としてポールピース４に被覆する場合でも、溶射によってかかる材質をポールピース４の表面に被覆するようにしてもよく、こうして溶射により絶縁体５を被覆する場合には、ポールピース４の形状が複雑であっても、その表面を満遍なく被覆することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の電子ビームガン１の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態を先端側（図１における右側）から見た図である。
【図３】図１に示す実施形態の電子ビームガン１を備えた本発明のプラズマ装置（真空成膜装置）の一実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  電子ビームガン
３  電子ビームガン１の装置本体
４  ポールピース
４Ａ  ポールピース４の突出部
５  絶縁体
６  熱電子放出源
７  ルツボ
１０  真空容器（プラズマ装置本体）
１３  プラズマガン（プラズマ発生源）
Ｅ  電子ビーム
Ｐ  成膜物質
【図１】
2005344137.tif 000003
【図２】
2005344137.tif 000004
【図３】
2005344137.tif 000005