(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間に亘って正常な動作を行える水晶振動式膜厚センサ装置を提供する。【解決手段】加速した電子を照射し加熱して蒸発させた材料７を、形成した磁場により電子を遮蔽しつつ基板フィルム２の表面に付着させて薄膜を形成する際に薄膜の膜厚を求める水晶振動式膜厚センサ装置１０である。膜厚センサ１１と材料７間に、スリットを有する回転体１２を配置する。スリットの長手方向に対して交差する方向に磁場を発生させる磁石を設ける。【効果】水晶振動子の振動に悪影響を与える電子の膜厚センサへの入射を効果的に遮蔽することができるので、長期間に亘って正常な動作が行えるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速した電子を照射し加熱して蒸発させた材料を基板の表面に付着させて薄膜を形成する際に前記薄膜の膜厚を求める水晶振動式膜厚センサ装置であって、
前記膜厚センサと前記材料間に、スリットを有する回転体を配置し、前記スリットの長手方向に対して交差する方向に磁場を発生させる磁場発生手段を設けたことを特徴とする電子ビーム蒸着装置用膜厚センサ装置。
【請求項２】
前記スリットの幅は、前記膜厚センサの幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム蒸着装置用膜厚センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを用いた蒸着装置に適した膜厚センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームを用いた蒸着装置は、所定の電圧で加速された電子を、真空容器内に配置した坩堝内の材料に照射し加熱することで蒸発させ、この蒸発した材料を真空容器内に配置した被蒸着部材である基板の表面に付着させて薄膜を形成するものである。
【０００３】
このような電子ビームを用いた蒸着装置に限らず、基板の表面に付着させた薄膜の厚みを把握するためのセンサとして、水晶振動子への蒸着材料付着による振動数の変化を測定する水晶式膜厚センサが一般的に使用されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、電子ビームを用いた蒸着装置に水晶式膜厚センサを採用した場合は、坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子が入射すると水晶振動子の振動に悪影響を与えて正常に動作しなくなる。
【０００５】
加えて、前記反射電子や軌道をそれた電子により水晶振動子がダメージを受けたり、蒸着材料が大量に蓄積する等の理由でその寿命が著しく低下するという問題もある。
【０００６】
そこで、従来は、膜厚センサに入射する電子量の低減を図るために、膜厚センサを坩堝内の材料から遠ざけたり、膜厚センサと坩堝の間にグリッドを設置する等していたが、十分な効果を得ることができなかった。
【０００７】
また、膜厚センサの長寿命化対策としては、予め複数の水晶振動子を真空チャンバー内に設置しておき、寿命がくる前に新品の水晶振動子に切り替えることで対処する方法もあるが、この方法では、水晶振動子が複数必要で、しかもその切り替え機構が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２３１９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする問題点は、膜厚センサに入射する電子量の低減を図るために、膜厚センサを坩堝内の材料から遠ざけたり、膜厚センサと坩堝の間にグリッドを設置する等していたが、十分な効果を得ることができないという点である。
【００１０】
また、複数の水晶振動子を真空チャンバー内に設置しておき、寿命がくる前に新品の水晶振動子に切り替える方法は、水晶振動子が複数必要で、しかもその切り替え機構が必要であるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電子ビーム蒸着装置用膜厚センサ装置は、
長期間に亘って正常な動作を行えるようにするために、
加速した電子を照射し加熱して蒸発させた材料を基板の表面に付着させて薄膜を形成する際に前記薄膜の膜厚を求める水晶振動式膜厚センサ装置であって、
前記膜厚センサと前記材料間に、スリットを有する回転体を配置し、前記スリットの長手方向に対して交差する方向に磁場を発生させる磁場発生手段を設けたことを最も主要な特徴としている。
【００１２】
上記の本発明の電子ビーム蒸着装置用膜厚センサ装置は、膜厚センサと材料間にスリットを有する回転体を配置するので、膜厚センサに入射する電子を効果的に遮蔽することができ、長期間に亘って正常な動作を継続できるようになる。
【００１３】
また、スリットの長手方向に対して交差する方向に磁場を発生させる磁場発生手段を設けてスリット内に磁場を形成するので、前記効果に加えて膜厚センサの出力が安定する。
【００１４】
上記の本発明の電子ビーム蒸着装置用膜厚センサ装置において、スリットの幅を前記膜厚センサの幅よりも狭くした場合は、弱い磁場で入射しようとする電子を遮蔽することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、膜厚センサと材料間にスリットを有する回転体を配置することで、水晶振動子の振動に悪影響を与える電子の膜厚センサへの入射を効果的に遮蔽することができるので、水晶振動子を複数設置して取り替えなくても、長期間に亘って正常な動作が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電子ビーム蒸着装置に本発明の膜厚センサ装置を設置した状態を示した図である。
【図２】（ａ）は回転体を正面から見た図、（ｂ）は（ａ）図のスリット部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明では、長期間に亘って正常な動作を行えるようにするという目的を、膜厚センサと材料間にスリットを有する回転体を配置することで実現した。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
先ず、電子ビーム蒸着装置の概略構成について述べた後、この電子ビーム蒸着装置に設置する本発明の膜厚センサ装置について説明する。
【００１９】
図１中の１は真空容器であり、この真空容器１の内部上方に、表面に薄膜を形成される基板フィルム２が配置されている。この基板フィルム２は、例えば巻き出しロール３ａに巻き取られ、アイドルロール３ｂ、張力制御ロール３ｃを経て冷却ロール３ｄに巻き回された後、張力制御ロール３ｃ、アイドルロール３ｂを経て巻き取りロール３ｅに巻き取られる。
【００２０】
４は前記冷却ロール３ｄの成膜範囲を除く下半分を覆う防着板であり、この防着板４で覆われない成膜範囲に、真空容器１の内部下方に配置した電子銃５より放出された電子の衝突により加熱蒸発した坩堝６内の材料７が蒸着して薄膜を形成する。なお、図１中の８は電子銃５より放出された電子の進路を曲げて、接地電位である坩堝６内に導く磁石である。
【００２１】
９は、坩堝６内の材料７に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子が成膜範囲に入射し、基板フィルム２への材料７の蒸着を阻害することを防止するために、冷却ロール３ｄの成膜範囲と、電子銃５・坩堝６・磁石８の間に配置された磁石であり、例えば基板フィルム２の進行方向に所定の間隔を存した格子状となるように４個設置している。
【００２２】
本発明は、上記構成の電子ビーム蒸着装置を用いて基板フィルム２に形成される薄膜の膜厚を求める膜厚センサ装置１０であり、以下のような構成を採用している。
【００２３】
１１は蒸発した坩堝６内の材料７が基板フィルム２に蒸着するまでの間に設けられる水晶振動式膜厚センサであり、前記蒸着材料が水晶振動子に付着することによる振動数の変化を測定することで基板フィルム２に形成される薄膜の厚みを求めるものである。
【００２４】
１２は前記膜厚センサ１１と前記材料７の間に配置した反射電子等の電子を遮蔽し得る材料（例えばステンレス、銅等）で製作された回転体であり、例えば図２（ａ）に示すように、円周方向に１８０°回転した位置に同一のスリット１２ａを形成している。
【００２５】
このスリット１２ａの長手方向は、図２に示すように、前記膜厚センサ１１の直径以上の長さＬ1を有しており、前記膜厚センサ１１における前記材料７の入射面と対向する位置に形成されている。
【００２６】
このような回転体１２を回動機構（図示せず）により前記スリット１２ａの幅方向の長さも考慮して膜厚の計測に支障がない（通常の水晶振動式膜厚センサ１１と同等の精度が得られる）最小の回転数で回転することで、膜厚センサ１１に入射しようとする坩堝６内の材料７に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子を効果的に遮蔽することができ、長期間に亘って正常な動作を継続できるようになる。
【００２７】
１３は前記スリット１２ａと平行に設けられた、スリット１２ａの長手方向に対して交差する磁場発生手段、例えば磁石であり、この磁石１３によってスリット１２ａ内の長手方向全域に亘って磁場を形成し、前記反射電子や軌道をそれた電子のスリット１２ａ内への入射を遮蔽する。スリット１２ａと平行に設けられた磁石１３の長さＬ2は、スリット１２ａの長手方向の長さＬ1以上に設定されている。
【００２８】
磁場は、スリット１２ａの長手方向に対して交差する方向に発生させ、スリット１２ａ内の磁束密度は電子の遮蔽効果と膜厚センサ１１への磁場による影響を考慮し、６mT以上、１０mT以下になるようにする。
【００２９】
このような磁石１３を設けた場合には、膜厚センサ１１の近傍に回転体１２と独立して磁石を設けた場合と比較してスリット１２ａ間における電子の遮蔽に必要な弱磁場の磁石が使用できるため、その結果、膜厚センサ１１への磁場の影響が低減され、前記効果に加えて膜厚センサ１１の出力が安定する。
【００３０】
ところで、前記スリット１２ａの幅方向の長さを、例えば図２（ｂ）に示すように、膜厚の計測に支障のない範囲で膜厚センサ１１の幅Ｂよりも小さくした場合は、さらに前記磁石１３の磁場が弱くても、十分な前記遮蔽効果を得ることができる。
【００３１】
ちなみに、図１の構成の電子ビーム蒸着装置を使用して、基板フィルム２上に下記の条件でAlを連続蒸着させた場合に、以下の膜厚センサ装置を使用して水晶振動子の振動数の変化を測定したところ、以下のような結果となった。なお、膜厚センサは、これまでの実績によれば、Alの抵抗加熱蒸着では４．３MHzまで使用可能なものを採用した。
【００３２】
（蒸着条件）
・加速電圧：２kV
・エミッション電流：３００mA
・膜厚センサの水晶振動子への蒸着レート：５nm／sec
・水晶振動子の所期周波数：５MHz
【００３３】
（従来例）
回転体を設置しない場合、約１０分で水晶振動子の周波数が４．９５MHzまで減少し、且つ坩堝内の材料に照射された後の反射電子や軌道をそれた電子の入射による水晶振動子の振動への悪影響により出力が不安定となって使用できなくなった。
【００３４】
（実施例１）
回転体の回転中心からスリットの中心までの距離が５０mmの位置に幅が１０mmのスリットを、図２（ａ）に示す位置に２個形成した磁石なしの回転体を１２０rpmで回転させた。
【００３５】
その結果、従来例と比べて膜厚センサに入射する蒸着材料の量は約１／１６となり、出力が不安定となって使用できなくなる、水晶振動子の周波数が４．９５MHzまで減少するのに約１６０分かかり、センサ寿命が約１６倍となった。
【００３６】
（実施例２）
実施例１の回転体のスリットと平行にフェライト系磁石（スリット内の最小磁束密度は６mT以上、１０mT以下）を設け、実施例１と同じ１２０rpmで回転させた結果、約１６０分で水晶振動子の周波数が４．９５MHzまで減少したが、出力は安定していた。その後、周波数が４．３MHzになるまで、トータルで２２４０分間、安定状態で使用できた。
【００３７】
本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００３８】
例えば、前記の例では、スリット１２ａを１８０°方向に２つ設けたものを示したが、十字上に４つ設けても良い。また、１つだけ設けても良い。
【００３９】
また、スリット１２ａと平行に設置する磁石１３は必要な磁場を形成できるものであれば、永久磁石でも電磁石でも良い。また、材質は、フェライト、サマリウムコバルト、ネオジウム等、何れでも良い。
【００４０】
また、前記の例では、本発明の膜厚センサ装置１１を適用する電子ビーム蒸着装置は、ロールを用いて基板フィルム２を連続的に供給するものを示したが、１枚ずつ基板を搬送するものでも良い。また、静止状態の基板に薄膜を形成するものであっても良い。さらに、冷却ロール３ｄの成膜範囲と、電子銃５・坩堝６・磁石８の間に配置する磁石９も必要に応じて設置すれば良い。
【符号の説明】
【００４１】
２    基板フィルム
５    電子銃
６    坩堝
７    材料
１０    膜厚センサ装置
１１    膜厚センサ
１２    回転体
１２ａ    スリット
１３    磁石
【図１】
2013104085.tif 000003
【図２】
2013104085.tif 000004