真空蒸着装置、膜厚測定方法、真空蒸着方法
【課題】成膜した薄膜の膜厚を従来より広い範囲で測定できる膜厚測定方法と、均一な膜厚の薄膜を成膜する真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供する。
【解決手段】
薄膜材料６０に電子線を照射して、薄膜材料６０から蒸気を放出させ、成膜対象物８０を薄膜材料６０に対して走行移動させながら、成膜対象物８０の表面に薄膜を成膜する際に、薄膜材料６０から放出され、成膜対象物８０上のＸ線検出装置２０で薄膜と成膜対象物８０とを透過した透過Ｘ線の強度を検出し、あらかじめ記憶された透過Ｘ線の強度と薄膜の膜厚との対応関係から、成膜対象物８０に形成された薄膜の膜厚を測定する。測定結果を基準値と比較して、比較結果から、成膜対象物８０の移動速度や電子線の照射位置の移動速度を変更し、薄膜の膜厚を増減させることで、薄膜の膜厚を基準値に近づける。
【解決手段】
薄膜材料６０に電子線を照射して、薄膜材料６０から蒸気を放出させ、成膜対象物８０を薄膜材料６０に対して走行移動させながら、成膜対象物８０の表面に薄膜を成膜する際に、薄膜材料６０から放出され、成膜対象物８０上のＸ線検出装置２０で薄膜と成膜対象物８０とを透過した透過Ｘ線の強度を検出し、あらかじめ記憶された透過Ｘ線の強度と薄膜の膜厚との対応関係から、成膜対象物８０に形成された薄膜の膜厚を測定する。測定結果を基準値と比較して、比較結果から、成膜対象物８０の移動速度や電子線の照射位置の移動速度を変更し、薄膜の膜厚を増減させることで、薄膜の膜厚を基準値に近づける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置、膜厚測定方法、真空蒸着方法に係り、特に電子線の照射により薄膜材料を蒸発させて真空蒸着を行う分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高速の連続巻取式真空蒸着装置には、比較的エネルギーが大きく、照射対象物を溶解、蒸発、昇華等させることができるハイパワーの電子線を放出する電子銃が用いられている。
ここでハイパワーの電子線とは、エネルギーが数ｋＶ〜数十ｋＶ、電流がアンペアオーダー、出力が数ｋＷ〜千ｋＷ、さらにはそれ以上の出力を有する電子線のことである。
従来の真空蒸着装置は、容積が１ｍ3以上の比較的大きな真空槽と、真空槽内を真空排気する真空排気装置と、真空槽内に電子線を放出する電子銃と、照射対象物を保持するための照射材料容器とを有している。照射材料容器はここでは水冷ハースであり、通常熱伝導の良い銅でできている。
照射対象物は、主にアルミニウム、チタン、銅等の金属である。
真空排気された真空槽内で、これらの照射対象物に電子銃から電子線を照射して、照射対象物から蒸気を放出させ、放出された蒸気を成膜対象物の表面に到達させて、成膜対象物の表面に薄膜を成膜する。
このように成膜した薄膜の膜厚測定方法としては、従来、可視光の透過吸収量を検出する方式が用いられていた。
しかしながら、可視光の透過吸収量を検出する方式では、装置一台あたり約６００万円以上の大きなコストが必要であり、また可視光の透過力が弱いために測定可能な膜厚範囲が狭い（アルミニウムの薄膜で０．３μｍ程度以下）という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、成膜した薄膜の膜厚を従来より広い範囲で測定できる膜厚測定方法と、均一な膜厚の薄膜を成膜できる真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内に電子線を放出可能に構成された電子銃と、を有し、前記真空槽内に配置される薄膜材料に前記電子銃から電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置される成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着装置であって、前記成膜対象物から見て前記薄膜材料の逆側に配置され、前記電子線を照射された前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度を検出するＸ線検出装置と、前記透過Ｘ線の強度と前記薄膜の膜厚との対応関係があらかじめ記憶された記憶装置と、前記Ｘ線検出装置で検出された前記透過Ｘ線の強度と、前記記憶装置に記憶された前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する測定装置と、を有する真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜させながら、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させる成膜対象物移動部を有する真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づけるように構成された制御装置を有する真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記制御装置は、前記成膜対象物移動部を制御して、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された真空蒸着装置である。
本発明は、前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成された真空蒸着装置であって、前記制御装置は、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を所定値に近づけるように構成された制御装置を有し、前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成され、前記測定装置は、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を測定するように構成され、前記制御装置は、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更するように構成された真空蒸着装置である。
本発明は、前記成膜対象物は、帯状のフィルムである真空蒸着装置であって、前記成膜対象物移動部は、前記成膜対象物の移動方向に対して前記蒸気が入射する位置より終点側で、前記フィルムを巻き取るように構成された真空蒸着装置である。
本発明は、真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置された成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度と、前記薄膜の膜厚との対応関係を記憶しておき、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記透過Ｘ線の強度を検出し、検出した前記透過Ｘ線の強度と、記憶した前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法である。
本発明は、真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記膜厚測定方法で前記薄膜の膜厚を測定し、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法である。
本発明は真空蒸着方法であって、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる真空蒸着方法である。
本発明は、前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させる真空蒸着方法であって、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる真空蒸着方法である。
本発明は、真空排気された真空槽内で前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、電子線の照射方向を変化させ、電子線の薄膜材料表面上の照射位置を移動させて、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を前記膜厚測定方法で測定し、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、比較結果から、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更して、前記成膜対象物に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法である。
【０００６】
前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させる際には、前記照射位置を前記成膜対象物の移動方向に対して垂直な成分を有する移動速度で移動させる。
【発明の効果】
【０００７】
蒸着した薄膜の膜厚測定を、従来の可視光の透過吸収量を検出する方式に比べて、半分程度のコストで実行できる。また、従来の水晶膜厚計方式に比べて、運転コストがかからない。
測定できる薄膜の膜厚範囲（ダイナミックレンジ）を従来の可視光の透過吸収量を検出する方式に比べて、成膜材料の光透過性やＸ線透過性といった条件に依存するが条件が悪くても１０倍以上、条件が良ければ１００倍以上拡大できる。
膜厚が均一で品質の良い薄膜製品を生産することが可能となる。例えば、フィルムコンデンサー、磁気テープ等の高記憶メディア、熱線遮断膜等の光応用フィルム等の品質向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明である真空蒸着装置の内部構成図
【図２】Ｘ線検出装置の周辺を立体的に示した模式図
【図３】電子銃の構造を説明するための概略構成図
【図４】Ｘ線検出装置の構造を説明するための概略構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明である真空蒸着装置の構造を説明する。
図１は真空蒸着装置１０の内部構成図を示している。
真空蒸着装置１０は、真空槽１１と、真空排気装置１３と、薄膜材料容器５０と、電子銃３０と、成膜対象物保持部７０と、Ｘ線検出装置２０とを有している。
真空排気装置１３は真空槽１１に接続され、真空槽１１内を真空排気するように構成されている。
薄膜材料容器５０は、ここではボート状の水冷銅ハースであり、平面形状が細長の凹部を有している。凹部の長手方向の長さは後述する成膜対象物８０の成膜領域の幅よりも１割〜２割長くされている。
薄膜材料容器５０は、凹部の開口を上方に向けた状態で、真空槽１１内の底部に配置され、凹部の内側に薄膜材料６０を保持できるように構成されている。
真空槽１１の側壁には薄膜材料追加装置１２が、側壁を気密に貫通するように設けられている。薄膜材料追加装置１２は、真空槽１１内の真空雰囲気を維持したまま、真空槽１１の外側から内側に薄膜材料６０を搬入し、薄膜材料６０を薄膜材料容器５０の凹部に装填するように構成されている。
【００１０】
図３は電子銃３０の概略構成図を示している。
電子銃３０は一端に銃口１１４が設けられた有底筒状の筐体３１を有している。
筐体３１の内側には中心軸線上にガン室１１０と接続路１１１と中間室１１２と放出路１１３とが、筐体３１の底部から銃口１１４に向かってこの順に並んで設けられている。
ガン室１１０と中間室１１２にはそれぞれ不図示の真空排気部が接続され、真空排気部は各室内１１０、１１２をそれぞれ真空排気可能に構成されている。接続路１１１は内周がガン室１１０や中間室１１２よりも小さく形成され、ガン室１１０内と中間室１１２内を接続するように構成され、従って、ガン室１１０と中間室１１２と接続路１１１とで差動排気構造を成している。接続路１１１の内側には仕切バルブ３９が配置されている。
中間室１１２内は放出路１１３を介して銃口１１４に接続されている。
以下、筐体３１のガン室１１０側を上流、その逆の銃口１１４側を下流と呼ぶ。
【００１１】
ガン室１１０内には、筐体３１の中心軸線上にフィラメント３２とカソード３３とウェーネルト３４とアノード３５とが、上流から下流に向かってこの順に並んで配置されている。
フィラメント３２にはフィラメント電源４１が電気的に接続されている。フィラメント電源４１はフィラメント３２に電流を流してフィラメント３２を加熱できるように構成されている。
フィラメント３２とカソード３３にはカソード加熱電源４２が電気的に接続されている。カソード加熱電源４２はフィラメント３２に対してカソード３３の電位が正になるように、フィラメント３２とカソード３３との間に電圧を印加可能に構成されている。
ウェーネルト３４はカソード３３よりも内周の大きい無底の円筒形状に形成され、自身の中心軸線が筐体３１の中心軸線と一致するように向けられている。ウェーネルト３４はカソード３３に電気的に接続されている。
アノード３５は無底の円筒形状に形成され、自身の中心軸線が筐体３１の中心軸線と一致するように向けられている。アノード３５は筐体３１に電気的に接続されている。
【００１２】
筐体３１とカソード３３には高電圧電源４３が電気的に接続されている。高電圧電源４３は筐体３１の電位、すなわちアノード３５の電位に対してカソード３３の電位が負になるように筐体３１とカソード３３との間に電圧を印加可能に構成されている。
アノード３５よりも下流には筐体３１の中心軸線に沿って第一のレンズ３６と第二のレンズ３７と揺動コイル３８とがこの順に並んで配置されている。
ここでは第一のレンズ３６は接続路１１１の外側に接続路１１１を囲むように配置され、第二のレンズ３７は放出路１１３の外側に放出路１１３を囲むように配置されている。
第一、第二のレンズ３６、３７にはそれぞれレンズ電源４４が電気的に接続されている。レンズ電源４４は、第一のレンズ３６に電流を流して接続路１１１内に磁界を形成させ、かつ第二のレンズ３７に電流を流して放出路１１３内に磁界を形成させるように構成されている。
【００１３】
揺動コイル３８は放出路１１３の外側で銃口１１４を囲むように配置されている。揺動コイル３８にはコイル電源４５が電気的に接続されている。コイル電源４５は揺動コイル３８に電流を流して、銃口１１４の内側に位置する電子線の軌道に磁界を形成させるように構成されている。
コイル電源４５には不図示の磁界制御装置が接続されている。磁界制御装置はコイル電源４５から揺動コイル３８に供給される電流の向きと量とを決定して、電子線の軌道に形成する磁界の向きと大きさを制御するように構成されている。
電子銃３０の電源装置を電子銃電源４０と呼ぶと、電子銃電源４０はフィラメント電源４１とカソード加熱電源４２と高電圧電源４３とレンズ電源４４とコイル電源４５とで構成されている。
【００１４】
図１を参照し、ここでは電子銃３０は銃口１１４を薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０に向けた状態で真空槽１１の側壁に気密に挿設されている。
電子銃電源４０から電子銃３０に電力が供給されると、電子銃３０は銃口１１４から真空槽１１内に電子線を放出して、薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０に電子線を照射するように構成されている。
さらに電子銃電源４０から電子銃３０の揺動コイル３８に流れる電流を制御することで、電子銃３０から放出される電子線の照射方向を変化させ、電子線の薄膜材料６０表面上の照射位置を、少なくとも薄膜材料６０の長手方向に平行な成分を有する移動方向に、移動させるように構成されている。
薄膜材料６０に電子線が照射されて、加熱されると、薄膜材料６０から蒸気が放出される。
成膜対象物保持部７０は、薄膜材料容器５０の上方に配置されている。薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０から蒸気を放出させると、蒸気は成膜対象物保持部７０に保持される成膜対象物８０の表面に到達し、付着して、成膜対象物８０の表面に薄膜が成膜される。
ここでは成膜対象物８０は帯状のフィルムであり、成膜前にはロール状に巻き回されて形成されている。
【００１５】
成膜対象物保持部７０は、ここでは駆動軸７１と、従動軸７２と、駆動軸回転装置７３とを有している。
駆動軸７１と、従動軸７２は、薄膜材料容器５０の上方に、薄膜材料容器５０の凹部の幅方向に沿って互いに離間して配置され、それぞれ薄膜材料容器５０の凹部の長手方向に平行に向けられている。
従動軸７２は成膜対象物８０のロールの中心に挿入され、駆動軸７１にはロールの外周から引き出された成膜対象物８０の端部が巻き付けられている。従って、成膜対象物保持部７０に取り付けられた成膜対象物８０の幅方向は、薄膜材料容器５０の凹部の長手方向に平行にされている。
駆動軸回転装置７３は駆動軸７１に接続され、駆動軸７１を駆動軸７１の中心軸線の周りに回転可能に構成されている。
駆動軸回転装置７３によって、駆動軸７１を回転させると、駆動軸７１に巻き付けられた成膜対象物８０が引っ張られ、その力によって従動軸７２が回転して成膜対象物８０がロールから繰り出される。
このとき従動軸７２には、ロールに加えられる引っ張りの力による回転力とは逆向きの力が発生しており、その二力によって、成膜対象物８０は駆動軸７１と従動軸７２との間で平面状に張られるようになっている。
【００１６】
駆動軸７１を更に回転させると、成膜対象物８０は、駆動軸７１と従動軸７２との間で平面性を維持したまま、従動軸７２から駆動軸７１に向かって走行移動し、駆動軸７１にロール状に巻き取られるようになっている。符号５は成膜対象物８０の移動方向を示している。
成膜対象物８０を、薄膜材料６０に対して走行移動させる装置を成膜対象物移動部と呼ぶと、ここでは成膜対象物移動部は駆動軸７１と従動軸７２と、駆動軸回転装置７３とで構成されている。
ここで従動軸７２と駆動軸７１は薄膜材料容器５０の凹部の幅方向に沿って互いに離間して配置されているので、成膜対象物保持部７０に取り付けられた成膜対象物８０の移動方向は、薄膜材料容器５０の凹部の幅方向に平行である。
成膜対象物保持部７０に保持される成膜対象物８０と、薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０との間には、蒸気の粒子を遮蔽する防着板７５が成膜対象物８０の下方を覆うように配置されている。
【００１７】
防着板７５のうち薄膜材料容器５０と対面する位置には、Ｘ線と蒸気とを通過させる細長の開口が設けられている。防着板７５の開口の長手方向は、薄膜材料容器５０の凹部の長手方向と平行にされ、成膜対象物８０の成膜領域の幅より１割〜２割長く形成されている。
薄膜材料６０から蒸気を放出させると、防着板７５の開口に入射する蒸気は防着板７５の開口を通過して、防着板７５の開口と対面する成膜対象物８０に到達し、防着板７５の開口の外側の遮蔽部に入射する蒸気は防着板７５で遮蔽されるため遮蔽部と対面する成膜対象物８０に到達しないようになっている。
駆動軸７１を回転させながら、薄膜材料６０から蒸気を放出させると、成膜対象物８０は従動軸７２側から駆動軸７１側に向かって移動するので、防着板７５の開口と対面を開始する前は成膜対象物８０に薄膜は成膜されず、防着板７５の開口と対面を開始した後、駆動軸７１側に近づくにつれて、成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚は厚くなり、防着板７５の開口と対面を終えた後は、成膜対象物８０に形成された薄膜の膜厚は変わらず、一定になる。
ここでは薄膜材料容器５０の凹部と、防着板７５の開口の長手方向の長さは、成膜対象物８０の成膜領域の幅よりも１割〜２割長くされているので、成膜対象物８０の成膜領域の幅方向（移動方向に垂直な方向）の両端付近で蒸気の到達量が減って膜厚が減少することが防止されている。
【００１８】
薄膜材料６０に本実施形態のようにｋｅＶオーダーのエネルギーを有する電子線が照射されると、薄膜材料６０からはＸ線（特性Ｘ線及び白色Ｘ線）が放出される。ここで特性Ｘ線とは電子線を照射されて励起した薄膜材料６０表面の原子から放出されるＸ線であり、白色Ｘ線とは薄膜材料６０の表面で制動された電子線の電子から放出されるＸ線である。
薄膜材料６０から放出されたＸ線の少なくとも一部は、防着板７５の開口を通過して、防着板７５の開口と対面する成膜対象物８０に入射するようになっている。本発明では防着板７５の開口以外の遮蔽部は、入射する蒸気を遮蔽する材質で形成されているならば、入射するＸ線を遮蔽する材質で形成されていてもよいし、透過する材質で形成されていてもよい。
【００１９】
図４はＸ線検出装置２０の概略構成図を示している。Ｘ線検出装置２０はここでは複数のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄを有している。各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの構造は同じなので、符号２０ａのＸ線検知器を例に構造を説明する。
Ｘ線検知器２０ａはＸ線を遮断する材質で形成された検知部容器２１を有している。検知部容器２１の内側にはＸ線検知部２４が配置されている。
本実施形態での電子線のエネルギーは後述するように数ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度であるので、電子線を照射された薄膜材料６０から放出されるＸ線のエネルギーも同様の範囲となる。Ｘ線検知部２４はこの範囲のエネルギーのＸ線に感度を持つＸ線検知部が使用される。
Ｘ線検知部２４は上記要件を満たすならば、市販されているＸ線検知部の中から特徴を選んで様々なタイプのものを使用することができる。
例えば、ガスの電離を利用するタイプの検知器にはＧＭカウンタ（ガイガーミュラーカウンタ）や比例計数管が代表的なものとしてある。しかしながら、これらのガス検知器は原理的にサイズが大きくなるので、ガス検知器よりも半導体ダイオード検出器に代表される固体検知器を使用する方が望ましい。
【００２０】
Ｘ線検知部としてＸ線によって引き起こされる閃光（シンチレーション：ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ）を利用するシンチレーションカウンタも使用できる。この方式はＸ線により発生した閃光を光電子増倍管で検出するものである。光を発生させる材料（シンチレータ）としては気体、液体、固体を問わず数多く存在するが、よく使用されるのは微量のヨウ化タリウムを添加したヨウ化ナトリウム（ＮａＩ（Ｔｌ））結晶である。
Ｘ線検知部２４にはＸ線検知部電源２５が電気的に接続され、Ｘ線検知部電源２５はＸ線検知部２４に電圧を印加可能に構成されている。
Ｘ線検知部２４と検知部容器２１の開口との間には、検知窓２３が配置されている。
検知窓２３には上述した市販の検知器に付けられている物がそのまま使用できる。一般に、検知窓２３には広いエネルギー範囲を持つＸ線を透過できる材料を選ぶ必要があるが、高いエネルギーのＸ線ほど透過する力が大きいので、低いエネルギーのＸ線も透過できる材料を選べばよく、従って、検知窓２３の材料には低原子番号の元素で構成された材料が一般に選ばれる。たとえば、金属ではＢｅ材が用いられ、非金属ではガラス類やプラスチック材料が用いられる。
【００２１】
検知窓２３を中央にしてＸ線検知部２４の反対側には、検知部容器２１の開口を覆うように窓部２２が配置され、窓部２２は検知部容器２１の開口に気密に固定されている。窓部２２はＸ線が透過できるように薄く、かつ真空壁として検知部容器２１の内側を気密に保つための強度を持つように形成されている。
窓部２２には、低原子番号の金属（Ｂｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ等）やガラスやプラスチックを使用することができる。さらに、これらの材料にステンレス等の金属メッシュで補強したものはより安全に使用できる。
検知部容器２１はＸ線を遮断する材質で形成されているので、Ｘ線がＸ線検知器２０ａに入射する場合には、窓部２２を通過するＸ線だけがＸ線検知部２４に到達するようになっている。
また窓部２２は検知部容器２１と共に検知部容器２１の内側を気密に保つように構成され、Ｘ線検知器２０ａを真空排気された真空槽１１内に配置したとき、検知窓２３及びＸ線検知部２４を真空雰囲気から隔離する役割を果たしている。
【００２２】
図１を参照し、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄは成膜対象物８０から見て薄膜材料６０の逆側に配置され、それぞれ窓部２２が成膜対象物８０の裏面と対面するように向けられている。
成膜対象物８０に入射する蒸気の粒子は成膜対象物８０を透過しないので、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄには蒸気は到達せず、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄに蒸気が付着することによるＸ線検知性能の低下は生じないようになっている。
各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄと成膜対象物８０との間には、Ｘ線を遮蔽する遮蔽板７６が配置され、遮蔽板７６の各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの窓部２２と対面する部分には、Ｘ線を通過させる開口部が設けられている。
成膜対象物８０にＸ線を入射させると、成膜対象物８０が少なくとも一部のＸ線を透過させる材質で形成されている場合には、成膜対象物８０を透過した透過Ｘ線は、遮蔽板７６に入射する。遮蔽板７６の開口部に入射する透過Ｘ線は開口部を通過して開口部と対面する各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの窓部２２に入射し、遮蔽板７６の開口部の外側の遮蔽部に入射するＸ線は遮蔽部で遮蔽されて各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄに入射しないようになっている。
成膜対象物８０の各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄと対面する位置を測定位置と呼ぶと、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄは成膜対象物８０のそれぞれ対面する測定位置を透過する透過Ｘ線の強度を検出することができる。
【００２３】
図２は、Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの周辺を立体的に示した模式図である。
Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄはここでは成膜対象物８０の走行方向とは垂直な幅方向に沿って等間隔に並んで配置されている。従って、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄは、成膜対象物８０の幅方向に沿って等間隔に位置する複数の測定位置の透過Ｘ線の強度をそれぞれ検出するように構成されている。
ここでは各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄはいずれも、防着板７５の開口のうち、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部に近い所定の位置の真上に配置されている。
成膜対象物８０が各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄと対面する位置から防着板７５の開口と対面を終了する位置まで移動する間に成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚の増加量は無視できるほど少なくされており、薄膜が膜厚に応じて入射するＸ線の強度を減衰させる場合、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄに入射する透過Ｘ線の強度は、成膜終了後と同じ厚みの薄膜を透過した透過Ｘ線の強度とみなすことができる。
【００２４】
各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄには測定装置１７が接続され、測定装置１７には記憶装置１８が接続されている。
記憶装置１８には、後述するように予め決められたパワーの電子線を薄膜材料６０に照射したときに、成膜対象物８０の表面の薄膜と成膜対象物８０とを順に透過した透過Ｘ線の強度と、薄膜の膜厚との対応関係が記憶されている。
測定装置１７は、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄで検出された透過Ｘ線の強度と、記憶装置１８に記憶された対応関係とから、成膜対象物８０の走行方向に垂直な複数の測定位置の薄膜の膜厚を測定するように構成されている。
測定装置１７で薄膜の膜厚を測定した後、例えば手動で、測定値を基準値と比較して、比較結果から、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚を増減させることで、成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚を基準値に近づけることができる。
【００２５】
ここでは測定装置１７と記憶装置１８には制御装置１９が接続されている。制御装置１９には、薄膜の膜厚の目標とする基準値と、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの設置位置とが記憶され、測定装置１７で測定された各測定位置の薄膜の膜厚を、基準値と比較し、比較結果から、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚を増減させ、成膜対象物８０表面に形成される薄膜の膜厚を基準値に近づけるように構成されている。
ここでは制御装置１９は電子銃電源４０と成膜対象物移動部にそれぞれ接続されている。
【００２６】
制御装置１９は、電子銃電源４０に制御信号を送って、電子銃３０から放出される電子線の照射方向を変化させ、薄膜材料６０上の照射位置の移動速度を変更して、成膜対象物８０表面に形成される薄膜の膜厚を増減させることができるように構成され、かつ成膜対象物移動部に制御信号を送って、成膜対象物８０の移動速度を変化させ、成膜対象物８０表面に形成される薄膜の膜厚を増減させることができるように構成されている。
【００２７】
次に上述の真空蒸着装置１０を用いた真空蒸着方法を、フィルム状の成膜対象物８０にアルミニウムの薄膜を成膜する場合を例に説明する。
成膜対象物８０は入射するＸ線の少なくとも一部を透過させる材質で形成されている必要があり、ここでは成膜対象物８０として幅が６００〜１２００ｍｍ、厚さが２〜３μｍ、１ロールの長さが１６００ｍであるＰＥＴ、ＰＰ、ポリイミド等のフィルムを使用する。
また薄膜材料６０にはアルミニウム（Ａｌ）を使用する。アルミニウム膜は膜厚に応じて入射するＸ線の強度を減衰させるが、目標とする膜厚（数１００ｎｍ）のアルミニウム膜は入射するＸ線の少なくとも一部を透過させることができる。
【００２８】
図１を参照し、先ず試験工程として、試験用の成膜対象物８０からなるロールを真空槽１１内に搬入し、成膜対象物保持部７０に取り付ける。
真空槽１１内を真空排気装置１３で真空排気する。以後、真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しておく。
薄膜材料追加装置１２により、真空槽１１内に細長形状に整形された薄膜材料６０であるアルミニウムを搬入し、薄膜材料容器５０の凹部に装填する。
【００２９】
図３を参照し、真空槽１１内を真空排気すると、電子銃３０の筐体３１内も真空排気される。
真空槽１１内の圧力が１０-2Ｐａ台に入ったら、不図示の排気系により電子銃３０のガン室１１０と中間室１１２内を真空排気し、仕切バルブ３９を開く。
中間室１１２を設けて作動排気構造にしているため、以後、真空槽１１内の圧力が電子線照射等により上昇し、１×１０-1Ｐａ程度になってもガン室１１０内の圧力を５×１０-3Ｐａ以下に保つことができる。このことにより、ガン室１１０内での異常放電を防ぎ、フィラメント３２及びカソード３３の焼損を防ぐことができる。
電子銃３０の筐体３１とアノード３５と真空槽１１と薄膜材料容器５０とをいずれも電気的に接地しておく。
フィラメント３２の電位に対してカソード３３の電位が正になるようにフィラメント３２とカソード３３との間に電圧を印加しておく。さらに、アノード３５の接地電位（０Ｖ）に対してカソード３３の電位が負（ここでは−４０ｋＶ）になるようにカソード３３とアノード３５との間に電圧を印加しておく。また、第一、第二のレンズ３６、３７に電流を流して、接続路１１１と放出路１１３の内側にそれぞれ磁界を形成しておき、揺動コイル３８に電流を流して銃口１１４の内側に磁界を形成しておく。
【００３０】
中間室１１２内が１０-3Ｐａ台、ガン室１１０内が１０-4Ｐａ台に入ったら、フィラメント電源４１からフィラメント３２に電流を流し、フィラメント３２を加熱する。フィラメント３２が高温になると（ここでは２８００Ｋ）、フィラメント３２から熱電子が発生する。
熱電子はカソード３３に向かって加速され、カソード３３に衝突し、カソード３３を加熱する。
加熱されたカソード３３から熱電子が発生する。熱電子の発生量はカソード３３の温度が高いほど多くなる。カソード３３の温度はカソード加熱電源４２により制御され、従って、熱電子発生量はカソード加熱電源４２により制御される。
ウェーネルト３４はカソード３３と同電位であり、カソード３３からの電子の発散を抑え、アノード３５へ導く役割を果たす。
アノード３５の円筒形の内側を通過した電子は第一のレンズ３６の磁界で収束され、仕切弁３９の開口を通り、中間室１１２を通過した後、第二のレンズ３７の磁界で再度収束される。さらに、電子は揺動コイル３８の磁界で軌道補正を加えられ、真空槽１１内に放出される。
このようにカソード３３から生成した電子は電子銃３０の筐体３１内部で線状に整形されて輸送されるので、通常電子線と呼ばれる。
【００３１】
上述のように電子銃３０の筐体３１とアノード３５と真空槽１１と薄膜材料容器５０とはいずれも電気的に接地されており、薄膜材料容器５０を介して薄膜材料６０も電気的に接地されている。
電子線は最初にカソード３３の電位（ここでは−４０ｋＶ）とアノード３５の接地電位（０Ｖ）との差（４０ｋＶ）で加速され、４０ｋｅＶのエネルギーを獲得する。その後は接地電位の空間（すなわち電界フリーの空間）を通り、４０ｋｅＶのエネルギーで接地電位にある薄膜材料６０に照射される（図１参照）。
【００３２】
本実施形態においては、電子線のパワーは電子線の電流で決まる。電流が１Ａの場合は、４０ｋＶ×１Ａ＝４０ｋＷとなる。
電子線を照射された薄膜材料６０であるアルミニウムは、加熱されて、溶解し、アルミニウムの蒸気を放出する。
電子銃電源４０を制御して、電子線の照射方向を変化させ、電子線の照射位置を薄膜材料６０の長手方向に沿って一定の速度で往復移動させる。
薄膜材料６０は長手方向に沿って均一に加熱され、長手方向に沿って均一の蒸発速度で蒸気が放出される。
薄膜材料６０から放出され、防着板７５の開口を通過した蒸気は、防着板７５の開口と対面する成膜対象物８０の表面に到達し、付着する。
【００３３】
試験用の成膜対象物８０を防着板７５の開口と対面する位置に静止させたまま、電子線の照射を継続し、成膜対象物８０の表面に蒸気の粒子を堆積させる。その間に各Ｘ線検出装置２０ａ〜２０ｄで成膜対象物８０を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度を電子線照射の経過時間と共に記憶しておく。
電子線照射を所定の時間継続した後、電子銃電源４０に制御信号を送信して電子銃３０からの電子線の放出を停止させる。次いで、試験用の成膜対象物８０を真空槽１１から取り出した後、不図示の膜厚計で試験用の成膜対象物８０表面に成膜された薄膜の膜厚を測定する。
測定した薄膜の膜厚を電子線照射時間で割って、薄膜材料６０の成膜速度を求め、検出した透過Ｘ線の強度とそのときの薄膜の膜厚とを対応付けて記憶しておく。
【００３４】
次いで、生産工程として、真空槽１１内に生産用の成膜対象物８０からなるロールを搬入し、成膜対象物保持部７０に取り付ける。
試験工程で求めた薄膜材料６０の成膜速度と、成膜対象物８０の移動距離（すなわち成膜対象物８０の移動方向に対する防着板７５の開口の長さ）と、目標とする薄膜の膜厚（基準値）とから、生産用の成膜対象物８０の移動速度を決定し、決定した移動速度で成膜対象物８０を駆動軸７１と従動軸７２との間で走行移動させる。ここでは約３５０ｍ／ｍｉｎの速度で成膜対象物８０を走行移動させる。
電子銃３０から試験工程と同じパワーの電子線を放出させ、かつ薄膜材料６０の照射面上で電子線の照射位置を試験工程と同じ移動速度で移動させて、薄膜材料６０を加熱し、蒸発させる。
試験工程と同じ照射条件で電子線を照射しているので、試験工程と同じ成膜速度で薄膜材料６０から蒸気が放出される。
放出された蒸気は、遮蔽板７６の開口と対面する位置を走行移動する生産用の成膜対象物８０に到達し、生産用の成膜対象物８０の表面に薄膜が形成される。
【００３５】
薄膜材料６０に電子線を照射しながら、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄで、薄膜材料６０から放出され、生産用の成膜対象物８０に形成された薄膜と、生産用の成膜対象物８０とを順に透過した透過Ｘ線の強度を検出する。
検出した透過Ｘ線の強度と、試験工程で記憶した対応関係とから、生産用の成膜対象物８０に形成された薄膜の膜厚を測定する。
ここでは試験工程と同じパワーで電子線を照射しているので、薄膜材料６０からは試験工程と同じ強度でＸ線が放出される。従って、試験工程で記憶した対応関係をそのまま使用することができる。
【００３６】
このようにして、生産用の成膜対象物８０の表面に連続的に薄膜を成膜しながら、成膜した薄膜の膜厚を測定することができる。
本発明の膜厚測定方法では、可視光よりも透過力の大きいＸ線の透過量を検出するので、０．３μｍ以上の厚みのアルミニウム膜でも膜厚を測定できる。
ここでは、試験工程と同じ条件で薄膜材料６０に電子線を照射し、薄膜材料６０の成膜速度から計算で求めた移動速度で生産用の成膜対象物８０を移動させているので、生産用の成膜対象物８０には目標とする膜厚で薄膜が連続的に成膜される。
【００３７】
しかしながら、電子線の照射中に、例えば時間の経過に伴って薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０の量が減少すると、薄膜材料６０の単位時間当たりの蒸発量が減少し、成膜速度が減少して、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚が減少する。
このとき、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄが検出する透過Ｘ線の強度はいずれも同じ大きさで増加する。測定装置１７は各測定位置での透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が、制御装置１９に設定された基準値よりも許容範囲を超えて小さい場合には、制御装置１９は測定した薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離（成膜対象物８０の移動方向に対する遮蔽板７６の開口の長さ）とから、成膜対象物８０の移動速度の変更量を計算し、計算結果に基づいて、成膜対象物８０の移動速度を遅くさせる。成膜対象物８０の成膜面が蒸気に曝される時間が増加し、成膜面に到達する蒸気の量が増加するので、薄膜の膜厚は増加して基準値に近づく。
【００３８】
逆に成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚が増加したときは、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄが検出する透過Ｘ線の強度はいずれも同じ大きさで減少する。測定装置１７は各測定位置での透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が基準値よりも許容範囲を超えて大きい場合には、制御装置１９は測定した薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離とから、成膜対象物８０の移動速度の変更量を計算し、計算結果に基づいて、成膜対象物８０の移動速度を速くさせる。成膜対象物８０の成膜面が蒸気に曝される時間が減少し、成膜面に到達する蒸気の量が減少するので、薄膜の膜厚は減少して基準値に近づく。
【００３９】
上記説明では、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄが検出する透過Ｘ線の強度がいずれも同じ大きさで増減したときに、成膜対象物８０の移動速度を変更して成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚を基準値に近づけたが、本発明はこの方法に限定されず、後述するように電子線の照射方向を変更して、薄膜材料６０上の照射位置の移動速度を変化させ、薄膜の膜厚を基準値に近づけてもよい。
なお、薄膜の膜厚を増減させるには、電子線のパワーを変化させる方法も考えられるが、電子線のパワーを変化させると薄膜材料６０から放出されるＸ線の強度が変化し、試験工程で記憶した対応関係が使用できなくなるので、本発明では電子線のパワーは変化させず、一定のパワーで照射を行う。
このようにして、成膜対象物８０の表面には許容範囲内で一定とみなすことができる膜厚（ここでは数１００ｎｍ（膜抵抗が１．６Ω））で連続的にアルミニウムの薄膜が成膜される。
【００４０】
さらに、電子線の照射中に、例えば時間の経過に伴って薄膜材料６０の温度が特定の照射領域で局所的に増加すると、当該照射領域からの蒸気の単位時間当たりの蒸発量が増加し、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚が当該照射領域と対面する測定位置で増加する。
このとき、成膜対象物８０を介して当該測定位置と対面するＸ線検知器（例えば符号２０ａ）が検出する透過Ｘ線の強度は減少し、他のＸ線検知器（２０ｂ〜２０ｄ）が検出する透過Ｘ線の強度は変わらない。測定装置１７は各測定位置の透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が制御装置１９に設定された基準値よりも許容範囲を超えて大きい場合には、制御装置１９は当該測定位置の薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離と、薄膜材料６０上の当該照射領域を通過するときの照射位置の移動速度とから、電子線の照射方向の変更量を計算し、計算結果に基づいて、電子線の照射方向を変更し、薄膜材料６０上の照射位置が当該照射領域を通過するときの移動速度を速くさせる。当該照射領域が電子線に曝される時間が減少し、当該照射領域の加熱量が減少して成膜速度が減少するので、当該照射領域と対面する測定位置に形成される薄膜の膜厚は減少して基準値に近づく。
【００４１】
逆に成膜対象物８０の表面に蒸着する薄膜の膜厚が特定の測定位置で減少したときは、成膜対象物８０を介して当該測定位置と対面するＸ線検知器が検出する透過Ｘ線の強度が増加し、他のＸ線検知器が検出する透過Ｘ線の強度は変わらない。測定装置１７は各測定位置の透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が制御装置１９に設定された基準値よりも許容範囲を超えて小さい場合には、制御装置１９は当該測定位置の薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離と、薄膜材料６０上の当該照射領域を通過するときの照射位置の移動速度とから、電子線の照射方向の変更量を計算し、計算結果に基づいて、電子線の照射方向を変更し、照射位置が薄膜材料６０の当該照射領域を通過するときの移動速度を遅くさせる。当該照射領域が電子線に曝される時間が増加し、当該照射領域の加熱量が増加して当該照射領域の成膜速度が増加するので、当該照射領域と対面する測定位置に形成される薄膜の膜厚は増加して基準値に近づく。
【００４２】
このようにして、成膜対象物８０の幅方向に対して薄膜の膜厚が変化することを防止できる。
成膜された成膜対象物８０は駆動軸７１にロール状に巻き取られる。
１ロールの成膜を終了した後、電子銃３０からの電子線の放出を停止させ、真空排気装置１３を停止して真空槽１１内を大気に解放し、未成膜の成膜対象物８０からなる新しいロールを成膜対象物保持部７０に装填して、次の成膜サイクルを行う。
【００４３】
上記説明では薄膜材料６０としてアルミニウムを使用する場合を例に説明したが、本発明の薄膜材料はこれに限定されず、薄膜材料としてチタン、銅等も使用できる。
上記説明ではＸ線検出装置２０は複数のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄを有していたが、本発明はＸ線検知器を一個有している場合も含まれる。ただし、Ｘ線検知器の数が一個の場合には、成膜対象物８０の幅方向に対して薄膜の膜厚の変化を検知できないので、Ｘ線検知器を複数個使用する方が望ましい。
【００４４】
上記説明では複数のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄはいずれも防着板７５の開口のうち、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部に近い所定の位置の真上に配置されていたが、本発明のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄの位置は、防着板７５の開口の真上であれば上記の位置に限定されない。Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄを防着板７５の開口のうち、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部から離れた位置に配置した場合には、検出した透過Ｘ線の強度と、記憶された対応関係とから、当該検出位置の薄膜の膜厚を測定し、測定した薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離と、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部と当該測定位置との間の距離とから、成膜終了後の薄膜の膜厚を計算で求めればよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ……真空蒸着装置
１１……真空槽
１３……真空排気装置
１７……測定装置
１８……記憶装置
１９……制御装置
２０ａ〜２０ｄ……Ｘ線検出装置
３０……電子銃
６０……薄膜材料
７０……成膜対象物移動部
８０……成膜対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着装置、膜厚測定方法、真空蒸着方法に係り、特に電子線の照射により薄膜材料を蒸発させて真空蒸着を行う分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高速の連続巻取式真空蒸着装置には、比較的エネルギーが大きく、照射対象物を溶解、蒸発、昇華等させることができるハイパワーの電子線を放出する電子銃が用いられている。
ここでハイパワーの電子線とは、エネルギーが数ｋＶ〜数十ｋＶ、電流がアンペアオーダー、出力が数ｋＷ〜千ｋＷ、さらにはそれ以上の出力を有する電子線のことである。
従来の真空蒸着装置は、容積が１ｍ3以上の比較的大きな真空槽と、真空槽内を真空排気する真空排気装置と、真空槽内に電子線を放出する電子銃と、照射対象物を保持するための照射材料容器とを有している。照射材料容器はここでは水冷ハースであり、通常熱伝導の良い銅でできている。
照射対象物は、主にアルミニウム、チタン、銅等の金属である。
真空排気された真空槽内で、これらの照射対象物に電子銃から電子線を照射して、照射対象物から蒸気を放出させ、放出された蒸気を成膜対象物の表面に到達させて、成膜対象物の表面に薄膜を成膜する。
このように成膜した薄膜の膜厚測定方法としては、従来、可視光の透過吸収量を検出する方式が用いられていた。
しかしながら、可視光の透過吸収量を検出する方式では、装置一台あたり約６００万円以上の大きなコストが必要であり、また可視光の透過力が弱いために測定可能な膜厚範囲が狭い（アルミニウムの薄膜で０．３μｍ程度以下）という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、成膜した薄膜の膜厚を従来より広い範囲で測定できる膜厚測定方法と、均一な膜厚の薄膜を成膜できる真空蒸着装置及び真空蒸着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、前記真空槽内に電子線を放出可能に構成された電子銃と、を有し、前記真空槽内に配置される薄膜材料に前記電子銃から電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置される成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着装置であって、前記成膜対象物から見て前記薄膜材料の逆側に配置され、前記電子線を照射された前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度を検出するＸ線検出装置と、前記透過Ｘ線の強度と前記薄膜の膜厚との対応関係があらかじめ記憶された記憶装置と、前記Ｘ線検出装置で検出された前記透過Ｘ線の強度と、前記記憶装置に記憶された前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する測定装置と、を有する真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜させながら、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させる成膜対象物移動部を有する真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づけるように構成された制御装置を有する真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記制御装置は、前記成膜対象物移動部を制御して、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された真空蒸着装置である。
本発明は、前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成された真空蒸着装置であって、前記制御装置は、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された真空蒸着装置である。
本発明は真空蒸着装置であって、前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を所定値に近づけるように構成された制御装置を有し、前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成され、前記測定装置は、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を測定するように構成され、前記制御装置は、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更するように構成された真空蒸着装置である。
本発明は、前記成膜対象物は、帯状のフィルムである真空蒸着装置であって、前記成膜対象物移動部は、前記成膜対象物の移動方向に対して前記蒸気が入射する位置より終点側で、前記フィルムを巻き取るように構成された真空蒸着装置である。
本発明は、真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置された成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度と、前記薄膜の膜厚との対応関係を記憶しておき、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記透過Ｘ線の強度を検出し、検出した前記透過Ｘ線の強度と、記憶した前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法である。
本発明は、真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記膜厚測定方法で前記薄膜の膜厚を測定し、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法である。
本発明は真空蒸着方法であって、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる真空蒸着方法である。
本発明は、前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させる真空蒸着方法であって、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる真空蒸着方法である。
本発明は、真空排気された真空槽内で前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、電子線の照射方向を変化させ、電子線の薄膜材料表面上の照射位置を移動させて、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を前記膜厚測定方法で測定し、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、比較結果から、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更して、前記成膜対象物に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法である。
【０００６】
前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させる際には、前記照射位置を前記成膜対象物の移動方向に対して垂直な成分を有する移動速度で移動させる。
【発明の効果】
【０００７】
蒸着した薄膜の膜厚測定を、従来の可視光の透過吸収量を検出する方式に比べて、半分程度のコストで実行できる。また、従来の水晶膜厚計方式に比べて、運転コストがかからない。
測定できる薄膜の膜厚範囲（ダイナミックレンジ）を従来の可視光の透過吸収量を検出する方式に比べて、成膜材料の光透過性やＸ線透過性といった条件に依存するが条件が悪くても１０倍以上、条件が良ければ１００倍以上拡大できる。
膜厚が均一で品質の良い薄膜製品を生産することが可能となる。例えば、フィルムコンデンサー、磁気テープ等の高記憶メディア、熱線遮断膜等の光応用フィルム等の品質向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明である真空蒸着装置の内部構成図
【図２】Ｘ線検出装置の周辺を立体的に示した模式図
【図３】電子銃の構造を説明するための概略構成図
【図４】Ｘ線検出装置の構造を説明するための概略構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明である真空蒸着装置の構造を説明する。
図１は真空蒸着装置１０の内部構成図を示している。
真空蒸着装置１０は、真空槽１１と、真空排気装置１３と、薄膜材料容器５０と、電子銃３０と、成膜対象物保持部７０と、Ｘ線検出装置２０とを有している。
真空排気装置１３は真空槽１１に接続され、真空槽１１内を真空排気するように構成されている。
薄膜材料容器５０は、ここではボート状の水冷銅ハースであり、平面形状が細長の凹部を有している。凹部の長手方向の長さは後述する成膜対象物８０の成膜領域の幅よりも１割〜２割長くされている。
薄膜材料容器５０は、凹部の開口を上方に向けた状態で、真空槽１１内の底部に配置され、凹部の内側に薄膜材料６０を保持できるように構成されている。
真空槽１１の側壁には薄膜材料追加装置１２が、側壁を気密に貫通するように設けられている。薄膜材料追加装置１２は、真空槽１１内の真空雰囲気を維持したまま、真空槽１１の外側から内側に薄膜材料６０を搬入し、薄膜材料６０を薄膜材料容器５０の凹部に装填するように構成されている。
【００１０】
図３は電子銃３０の概略構成図を示している。
電子銃３０は一端に銃口１１４が設けられた有底筒状の筐体３１を有している。
筐体３１の内側には中心軸線上にガン室１１０と接続路１１１と中間室１１２と放出路１１３とが、筐体３１の底部から銃口１１４に向かってこの順に並んで設けられている。
ガン室１１０と中間室１１２にはそれぞれ不図示の真空排気部が接続され、真空排気部は各室内１１０、１１２をそれぞれ真空排気可能に構成されている。接続路１１１は内周がガン室１１０や中間室１１２よりも小さく形成され、ガン室１１０内と中間室１１２内を接続するように構成され、従って、ガン室１１０と中間室１１２と接続路１１１とで差動排気構造を成している。接続路１１１の内側には仕切バルブ３９が配置されている。
中間室１１２内は放出路１１３を介して銃口１１４に接続されている。
以下、筐体３１のガン室１１０側を上流、その逆の銃口１１４側を下流と呼ぶ。
【００１１】
ガン室１１０内には、筐体３１の中心軸線上にフィラメント３２とカソード３３とウェーネルト３４とアノード３５とが、上流から下流に向かってこの順に並んで配置されている。
フィラメント３２にはフィラメント電源４１が電気的に接続されている。フィラメント電源４１はフィラメント３２に電流を流してフィラメント３２を加熱できるように構成されている。
フィラメント３２とカソード３３にはカソード加熱電源４２が電気的に接続されている。カソード加熱電源４２はフィラメント３２に対してカソード３３の電位が正になるように、フィラメント３２とカソード３３との間に電圧を印加可能に構成されている。
ウェーネルト３４はカソード３３よりも内周の大きい無底の円筒形状に形成され、自身の中心軸線が筐体３１の中心軸線と一致するように向けられている。ウェーネルト３４はカソード３３に電気的に接続されている。
アノード３５は無底の円筒形状に形成され、自身の中心軸線が筐体３１の中心軸線と一致するように向けられている。アノード３５は筐体３１に電気的に接続されている。
【００１２】
筐体３１とカソード３３には高電圧電源４３が電気的に接続されている。高電圧電源４３は筐体３１の電位、すなわちアノード３５の電位に対してカソード３３の電位が負になるように筐体３１とカソード３３との間に電圧を印加可能に構成されている。
アノード３５よりも下流には筐体３１の中心軸線に沿って第一のレンズ３６と第二のレンズ３７と揺動コイル３８とがこの順に並んで配置されている。
ここでは第一のレンズ３６は接続路１１１の外側に接続路１１１を囲むように配置され、第二のレンズ３７は放出路１１３の外側に放出路１１３を囲むように配置されている。
第一、第二のレンズ３６、３７にはそれぞれレンズ電源４４が電気的に接続されている。レンズ電源４４は、第一のレンズ３６に電流を流して接続路１１１内に磁界を形成させ、かつ第二のレンズ３７に電流を流して放出路１１３内に磁界を形成させるように構成されている。
【００１３】
揺動コイル３８は放出路１１３の外側で銃口１１４を囲むように配置されている。揺動コイル３８にはコイル電源４５が電気的に接続されている。コイル電源４５は揺動コイル３８に電流を流して、銃口１１４の内側に位置する電子線の軌道に磁界を形成させるように構成されている。
コイル電源４５には不図示の磁界制御装置が接続されている。磁界制御装置はコイル電源４５から揺動コイル３８に供給される電流の向きと量とを決定して、電子線の軌道に形成する磁界の向きと大きさを制御するように構成されている。
電子銃３０の電源装置を電子銃電源４０と呼ぶと、電子銃電源４０はフィラメント電源４１とカソード加熱電源４２と高電圧電源４３とレンズ電源４４とコイル電源４５とで構成されている。
【００１４】
図１を参照し、ここでは電子銃３０は銃口１１４を薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０に向けた状態で真空槽１１の側壁に気密に挿設されている。
電子銃電源４０から電子銃３０に電力が供給されると、電子銃３０は銃口１１４から真空槽１１内に電子線を放出して、薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０に電子線を照射するように構成されている。
さらに電子銃電源４０から電子銃３０の揺動コイル３８に流れる電流を制御することで、電子銃３０から放出される電子線の照射方向を変化させ、電子線の薄膜材料６０表面上の照射位置を、少なくとも薄膜材料６０の長手方向に平行な成分を有する移動方向に、移動させるように構成されている。
薄膜材料６０に電子線が照射されて、加熱されると、薄膜材料６０から蒸気が放出される。
成膜対象物保持部７０は、薄膜材料容器５０の上方に配置されている。薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０から蒸気を放出させると、蒸気は成膜対象物保持部７０に保持される成膜対象物８０の表面に到達し、付着して、成膜対象物８０の表面に薄膜が成膜される。
ここでは成膜対象物８０は帯状のフィルムであり、成膜前にはロール状に巻き回されて形成されている。
【００１５】
成膜対象物保持部７０は、ここでは駆動軸７１と、従動軸７２と、駆動軸回転装置７３とを有している。
駆動軸７１と、従動軸７２は、薄膜材料容器５０の上方に、薄膜材料容器５０の凹部の幅方向に沿って互いに離間して配置され、それぞれ薄膜材料容器５０の凹部の長手方向に平行に向けられている。
従動軸７２は成膜対象物８０のロールの中心に挿入され、駆動軸７１にはロールの外周から引き出された成膜対象物８０の端部が巻き付けられている。従って、成膜対象物保持部７０に取り付けられた成膜対象物８０の幅方向は、薄膜材料容器５０の凹部の長手方向に平行にされている。
駆動軸回転装置７３は駆動軸７１に接続され、駆動軸７１を駆動軸７１の中心軸線の周りに回転可能に構成されている。
駆動軸回転装置７３によって、駆動軸７１を回転させると、駆動軸７１に巻き付けられた成膜対象物８０が引っ張られ、その力によって従動軸７２が回転して成膜対象物８０がロールから繰り出される。
このとき従動軸７２には、ロールに加えられる引っ張りの力による回転力とは逆向きの力が発生しており、その二力によって、成膜対象物８０は駆動軸７１と従動軸７２との間で平面状に張られるようになっている。
【００１６】
駆動軸７１を更に回転させると、成膜対象物８０は、駆動軸７１と従動軸７２との間で平面性を維持したまま、従動軸７２から駆動軸７１に向かって走行移動し、駆動軸７１にロール状に巻き取られるようになっている。符号５は成膜対象物８０の移動方向を示している。
成膜対象物８０を、薄膜材料６０に対して走行移動させる装置を成膜対象物移動部と呼ぶと、ここでは成膜対象物移動部は駆動軸７１と従動軸７２と、駆動軸回転装置７３とで構成されている。
ここで従動軸７２と駆動軸７１は薄膜材料容器５０の凹部の幅方向に沿って互いに離間して配置されているので、成膜対象物保持部７０に取り付けられた成膜対象物８０の移動方向は、薄膜材料容器５０の凹部の幅方向に平行である。
成膜対象物保持部７０に保持される成膜対象物８０と、薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０との間には、蒸気の粒子を遮蔽する防着板７５が成膜対象物８０の下方を覆うように配置されている。
【００１７】
防着板７５のうち薄膜材料容器５０と対面する位置には、Ｘ線と蒸気とを通過させる細長の開口が設けられている。防着板７５の開口の長手方向は、薄膜材料容器５０の凹部の長手方向と平行にされ、成膜対象物８０の成膜領域の幅より１割〜２割長く形成されている。
薄膜材料６０から蒸気を放出させると、防着板７５の開口に入射する蒸気は防着板７５の開口を通過して、防着板７５の開口と対面する成膜対象物８０に到達し、防着板７５の開口の外側の遮蔽部に入射する蒸気は防着板７５で遮蔽されるため遮蔽部と対面する成膜対象物８０に到達しないようになっている。
駆動軸７１を回転させながら、薄膜材料６０から蒸気を放出させると、成膜対象物８０は従動軸７２側から駆動軸７１側に向かって移動するので、防着板７５の開口と対面を開始する前は成膜対象物８０に薄膜は成膜されず、防着板７５の開口と対面を開始した後、駆動軸７１側に近づくにつれて、成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚は厚くなり、防着板７５の開口と対面を終えた後は、成膜対象物８０に形成された薄膜の膜厚は変わらず、一定になる。
ここでは薄膜材料容器５０の凹部と、防着板７５の開口の長手方向の長さは、成膜対象物８０の成膜領域の幅よりも１割〜２割長くされているので、成膜対象物８０の成膜領域の幅方向（移動方向に垂直な方向）の両端付近で蒸気の到達量が減って膜厚が減少することが防止されている。
【００１８】
薄膜材料６０に本実施形態のようにｋｅＶオーダーのエネルギーを有する電子線が照射されると、薄膜材料６０からはＸ線（特性Ｘ線及び白色Ｘ線）が放出される。ここで特性Ｘ線とは電子線を照射されて励起した薄膜材料６０表面の原子から放出されるＸ線であり、白色Ｘ線とは薄膜材料６０の表面で制動された電子線の電子から放出されるＸ線である。
薄膜材料６０から放出されたＸ線の少なくとも一部は、防着板７５の開口を通過して、防着板７５の開口と対面する成膜対象物８０に入射するようになっている。本発明では防着板７５の開口以外の遮蔽部は、入射する蒸気を遮蔽する材質で形成されているならば、入射するＸ線を遮蔽する材質で形成されていてもよいし、透過する材質で形成されていてもよい。
【００１９】
図４はＸ線検出装置２０の概略構成図を示している。Ｘ線検出装置２０はここでは複数のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄを有している。各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの構造は同じなので、符号２０ａのＸ線検知器を例に構造を説明する。
Ｘ線検知器２０ａはＸ線を遮断する材質で形成された検知部容器２１を有している。検知部容器２１の内側にはＸ線検知部２４が配置されている。
本実施形態での電子線のエネルギーは後述するように数ｋｅＶ〜４０ｋｅＶ程度であるので、電子線を照射された薄膜材料６０から放出されるＸ線のエネルギーも同様の範囲となる。Ｘ線検知部２４はこの範囲のエネルギーのＸ線に感度を持つＸ線検知部が使用される。
Ｘ線検知部２４は上記要件を満たすならば、市販されているＸ線検知部の中から特徴を選んで様々なタイプのものを使用することができる。
例えば、ガスの電離を利用するタイプの検知器にはＧＭカウンタ（ガイガーミュラーカウンタ）や比例計数管が代表的なものとしてある。しかしながら、これらのガス検知器は原理的にサイズが大きくなるので、ガス検知器よりも半導体ダイオード検出器に代表される固体検知器を使用する方が望ましい。
【００２０】
Ｘ線検知部としてＸ線によって引き起こされる閃光（シンチレーション：ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ）を利用するシンチレーションカウンタも使用できる。この方式はＸ線により発生した閃光を光電子増倍管で検出するものである。光を発生させる材料（シンチレータ）としては気体、液体、固体を問わず数多く存在するが、よく使用されるのは微量のヨウ化タリウムを添加したヨウ化ナトリウム（ＮａＩ（Ｔｌ））結晶である。
Ｘ線検知部２４にはＸ線検知部電源２５が電気的に接続され、Ｘ線検知部電源２５はＸ線検知部２４に電圧を印加可能に構成されている。
Ｘ線検知部２４と検知部容器２１の開口との間には、検知窓２３が配置されている。
検知窓２３には上述した市販の検知器に付けられている物がそのまま使用できる。一般に、検知窓２３には広いエネルギー範囲を持つＸ線を透過できる材料を選ぶ必要があるが、高いエネルギーのＸ線ほど透過する力が大きいので、低いエネルギーのＸ線も透過できる材料を選べばよく、従って、検知窓２３の材料には低原子番号の元素で構成された材料が一般に選ばれる。たとえば、金属ではＢｅ材が用いられ、非金属ではガラス類やプラスチック材料が用いられる。
【００２１】
検知窓２３を中央にしてＸ線検知部２４の反対側には、検知部容器２１の開口を覆うように窓部２２が配置され、窓部２２は検知部容器２１の開口に気密に固定されている。窓部２２はＸ線が透過できるように薄く、かつ真空壁として検知部容器２１の内側を気密に保つための強度を持つように形成されている。
窓部２２には、低原子番号の金属（Ｂｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ等）やガラスやプラスチックを使用することができる。さらに、これらの材料にステンレス等の金属メッシュで補強したものはより安全に使用できる。
検知部容器２１はＸ線を遮断する材質で形成されているので、Ｘ線がＸ線検知器２０ａに入射する場合には、窓部２２を通過するＸ線だけがＸ線検知部２４に到達するようになっている。
また窓部２２は検知部容器２１と共に検知部容器２１の内側を気密に保つように構成され、Ｘ線検知器２０ａを真空排気された真空槽１１内に配置したとき、検知窓２３及びＸ線検知部２４を真空雰囲気から隔離する役割を果たしている。
【００２２】
図１を参照し、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄは成膜対象物８０から見て薄膜材料６０の逆側に配置され、それぞれ窓部２２が成膜対象物８０の裏面と対面するように向けられている。
成膜対象物８０に入射する蒸気の粒子は成膜対象物８０を透過しないので、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄには蒸気は到達せず、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄに蒸気が付着することによるＸ線検知性能の低下は生じないようになっている。
各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄと成膜対象物８０との間には、Ｘ線を遮蔽する遮蔽板７６が配置され、遮蔽板７６の各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの窓部２２と対面する部分には、Ｘ線を通過させる開口部が設けられている。
成膜対象物８０にＸ線を入射させると、成膜対象物８０が少なくとも一部のＸ線を透過させる材質で形成されている場合には、成膜対象物８０を透過した透過Ｘ線は、遮蔽板７６に入射する。遮蔽板７６の開口部に入射する透過Ｘ線は開口部を通過して開口部と対面する各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの窓部２２に入射し、遮蔽板７６の開口部の外側の遮蔽部に入射するＸ線は遮蔽部で遮蔽されて各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄに入射しないようになっている。
成膜対象物８０の各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄと対面する位置を測定位置と呼ぶと、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄは成膜対象物８０のそれぞれ対面する測定位置を透過する透過Ｘ線の強度を検出することができる。
【００２３】
図２は、Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの周辺を立体的に示した模式図である。
Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄはここでは成膜対象物８０の走行方向とは垂直な幅方向に沿って等間隔に並んで配置されている。従って、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄは、成膜対象物８０の幅方向に沿って等間隔に位置する複数の測定位置の透過Ｘ線の強度をそれぞれ検出するように構成されている。
ここでは各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄはいずれも、防着板７５の開口のうち、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部に近い所定の位置の真上に配置されている。
成膜対象物８０が各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄと対面する位置から防着板７５の開口と対面を終了する位置まで移動する間に成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚の増加量は無視できるほど少なくされており、薄膜が膜厚に応じて入射するＸ線の強度を減衰させる場合、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄに入射する透過Ｘ線の強度は、成膜終了後と同じ厚みの薄膜を透過した透過Ｘ線の強度とみなすことができる。
【００２４】
各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄには測定装置１７が接続され、測定装置１７には記憶装置１８が接続されている。
記憶装置１８には、後述するように予め決められたパワーの電子線を薄膜材料６０に照射したときに、成膜対象物８０の表面の薄膜と成膜対象物８０とを順に透過した透過Ｘ線の強度と、薄膜の膜厚との対応関係が記憶されている。
測定装置１７は、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄで検出された透過Ｘ線の強度と、記憶装置１８に記憶された対応関係とから、成膜対象物８０の走行方向に垂直な複数の測定位置の薄膜の膜厚を測定するように構成されている。
測定装置１７で薄膜の膜厚を測定した後、例えば手動で、測定値を基準値と比較して、比較結果から、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚を増減させることで、成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚を基準値に近づけることができる。
【００２５】
ここでは測定装置１７と記憶装置１８には制御装置１９が接続されている。制御装置１９には、薄膜の膜厚の目標とする基準値と、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄの設置位置とが記憶され、測定装置１７で測定された各測定位置の薄膜の膜厚を、基準値と比較し、比較結果から、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚を増減させ、成膜対象物８０表面に形成される薄膜の膜厚を基準値に近づけるように構成されている。
ここでは制御装置１９は電子銃電源４０と成膜対象物移動部にそれぞれ接続されている。
【００２６】
制御装置１９は、電子銃電源４０に制御信号を送って、電子銃３０から放出される電子線の照射方向を変化させ、薄膜材料６０上の照射位置の移動速度を変更して、成膜対象物８０表面に形成される薄膜の膜厚を増減させることができるように構成され、かつ成膜対象物移動部に制御信号を送って、成膜対象物８０の移動速度を変化させ、成膜対象物８０表面に形成される薄膜の膜厚を増減させることができるように構成されている。
【００２７】
次に上述の真空蒸着装置１０を用いた真空蒸着方法を、フィルム状の成膜対象物８０にアルミニウムの薄膜を成膜する場合を例に説明する。
成膜対象物８０は入射するＸ線の少なくとも一部を透過させる材質で形成されている必要があり、ここでは成膜対象物８０として幅が６００〜１２００ｍｍ、厚さが２〜３μｍ、１ロールの長さが１６００ｍであるＰＥＴ、ＰＰ、ポリイミド等のフィルムを使用する。
また薄膜材料６０にはアルミニウム（Ａｌ）を使用する。アルミニウム膜は膜厚に応じて入射するＸ線の強度を減衰させるが、目標とする膜厚（数１００ｎｍ）のアルミニウム膜は入射するＸ線の少なくとも一部を透過させることができる。
【００２８】
図１を参照し、先ず試験工程として、試験用の成膜対象物８０からなるロールを真空槽１１内に搬入し、成膜対象物保持部７０に取り付ける。
真空槽１１内を真空排気装置１３で真空排気する。以後、真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しておく。
薄膜材料追加装置１２により、真空槽１１内に細長形状に整形された薄膜材料６０であるアルミニウムを搬入し、薄膜材料容器５０の凹部に装填する。
【００２９】
図３を参照し、真空槽１１内を真空排気すると、電子銃３０の筐体３１内も真空排気される。
真空槽１１内の圧力が１０-2Ｐａ台に入ったら、不図示の排気系により電子銃３０のガン室１１０と中間室１１２内を真空排気し、仕切バルブ３９を開く。
中間室１１２を設けて作動排気構造にしているため、以後、真空槽１１内の圧力が電子線照射等により上昇し、１×１０-1Ｐａ程度になってもガン室１１０内の圧力を５×１０-3Ｐａ以下に保つことができる。このことにより、ガン室１１０内での異常放電を防ぎ、フィラメント３２及びカソード３３の焼損を防ぐことができる。
電子銃３０の筐体３１とアノード３５と真空槽１１と薄膜材料容器５０とをいずれも電気的に接地しておく。
フィラメント３２の電位に対してカソード３３の電位が正になるようにフィラメント３２とカソード３３との間に電圧を印加しておく。さらに、アノード３５の接地電位（０Ｖ）に対してカソード３３の電位が負（ここでは−４０ｋＶ）になるようにカソード３３とアノード３５との間に電圧を印加しておく。また、第一、第二のレンズ３６、３７に電流を流して、接続路１１１と放出路１１３の内側にそれぞれ磁界を形成しておき、揺動コイル３８に電流を流して銃口１１４の内側に磁界を形成しておく。
【００３０】
中間室１１２内が１０-3Ｐａ台、ガン室１１０内が１０-4Ｐａ台に入ったら、フィラメント電源４１からフィラメント３２に電流を流し、フィラメント３２を加熱する。フィラメント３２が高温になると（ここでは２８００Ｋ）、フィラメント３２から熱電子が発生する。
熱電子はカソード３３に向かって加速され、カソード３３に衝突し、カソード３３を加熱する。
加熱されたカソード３３から熱電子が発生する。熱電子の発生量はカソード３３の温度が高いほど多くなる。カソード３３の温度はカソード加熱電源４２により制御され、従って、熱電子発生量はカソード加熱電源４２により制御される。
ウェーネルト３４はカソード３３と同電位であり、カソード３３からの電子の発散を抑え、アノード３５へ導く役割を果たす。
アノード３５の円筒形の内側を通過した電子は第一のレンズ３６の磁界で収束され、仕切弁３９の開口を通り、中間室１１２を通過した後、第二のレンズ３７の磁界で再度収束される。さらに、電子は揺動コイル３８の磁界で軌道補正を加えられ、真空槽１１内に放出される。
このようにカソード３３から生成した電子は電子銃３０の筐体３１内部で線状に整形されて輸送されるので、通常電子線と呼ばれる。
【００３１】
上述のように電子銃３０の筐体３１とアノード３５と真空槽１１と薄膜材料容器５０とはいずれも電気的に接地されており、薄膜材料容器５０を介して薄膜材料６０も電気的に接地されている。
電子線は最初にカソード３３の電位（ここでは−４０ｋＶ）とアノード３５の接地電位（０Ｖ）との差（４０ｋＶ）で加速され、４０ｋｅＶのエネルギーを獲得する。その後は接地電位の空間（すなわち電界フリーの空間）を通り、４０ｋｅＶのエネルギーで接地電位にある薄膜材料６０に照射される（図１参照）。
【００３２】
本実施形態においては、電子線のパワーは電子線の電流で決まる。電流が１Ａの場合は、４０ｋＶ×１Ａ＝４０ｋＷとなる。
電子線を照射された薄膜材料６０であるアルミニウムは、加熱されて、溶解し、アルミニウムの蒸気を放出する。
電子銃電源４０を制御して、電子線の照射方向を変化させ、電子線の照射位置を薄膜材料６０の長手方向に沿って一定の速度で往復移動させる。
薄膜材料６０は長手方向に沿って均一に加熱され、長手方向に沿って均一の蒸発速度で蒸気が放出される。
薄膜材料６０から放出され、防着板７５の開口を通過した蒸気は、防着板７５の開口と対面する成膜対象物８０の表面に到達し、付着する。
【００３３】
試験用の成膜対象物８０を防着板７５の開口と対面する位置に静止させたまま、電子線の照射を継続し、成膜対象物８０の表面に蒸気の粒子を堆積させる。その間に各Ｘ線検出装置２０ａ〜２０ｄで成膜対象物８０を透過した透過Ｘ線の強度を検出し、検出した透過Ｘ線の強度を電子線照射の経過時間と共に記憶しておく。
電子線照射を所定の時間継続した後、電子銃電源４０に制御信号を送信して電子銃３０からの電子線の放出を停止させる。次いで、試験用の成膜対象物８０を真空槽１１から取り出した後、不図示の膜厚計で試験用の成膜対象物８０表面に成膜された薄膜の膜厚を測定する。
測定した薄膜の膜厚を電子線照射時間で割って、薄膜材料６０の成膜速度を求め、検出した透過Ｘ線の強度とそのときの薄膜の膜厚とを対応付けて記憶しておく。
【００３４】
次いで、生産工程として、真空槽１１内に生産用の成膜対象物８０からなるロールを搬入し、成膜対象物保持部７０に取り付ける。
試験工程で求めた薄膜材料６０の成膜速度と、成膜対象物８０の移動距離（すなわち成膜対象物８０の移動方向に対する防着板７５の開口の長さ）と、目標とする薄膜の膜厚（基準値）とから、生産用の成膜対象物８０の移動速度を決定し、決定した移動速度で成膜対象物８０を駆動軸７１と従動軸７２との間で走行移動させる。ここでは約３５０ｍ／ｍｉｎの速度で成膜対象物８０を走行移動させる。
電子銃３０から試験工程と同じパワーの電子線を放出させ、かつ薄膜材料６０の照射面上で電子線の照射位置を試験工程と同じ移動速度で移動させて、薄膜材料６０を加熱し、蒸発させる。
試験工程と同じ照射条件で電子線を照射しているので、試験工程と同じ成膜速度で薄膜材料６０から蒸気が放出される。
放出された蒸気は、遮蔽板７６の開口と対面する位置を走行移動する生産用の成膜対象物８０に到達し、生産用の成膜対象物８０の表面に薄膜が形成される。
【００３５】
薄膜材料６０に電子線を照射しながら、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄで、薄膜材料６０から放出され、生産用の成膜対象物８０に形成された薄膜と、生産用の成膜対象物８０とを順に透過した透過Ｘ線の強度を検出する。
検出した透過Ｘ線の強度と、試験工程で記憶した対応関係とから、生産用の成膜対象物８０に形成された薄膜の膜厚を測定する。
ここでは試験工程と同じパワーで電子線を照射しているので、薄膜材料６０からは試験工程と同じ強度でＸ線が放出される。従って、試験工程で記憶した対応関係をそのまま使用することができる。
【００３６】
このようにして、生産用の成膜対象物８０の表面に連続的に薄膜を成膜しながら、成膜した薄膜の膜厚を測定することができる。
本発明の膜厚測定方法では、可視光よりも透過力の大きいＸ線の透過量を検出するので、０．３μｍ以上の厚みのアルミニウム膜でも膜厚を測定できる。
ここでは、試験工程と同じ条件で薄膜材料６０に電子線を照射し、薄膜材料６０の成膜速度から計算で求めた移動速度で生産用の成膜対象物８０を移動させているので、生産用の成膜対象物８０には目標とする膜厚で薄膜が連続的に成膜される。
【００３７】
しかしながら、電子線の照射中に、例えば時間の経過に伴って薄膜材料容器５０内の薄膜材料６０の量が減少すると、薄膜材料６０の単位時間当たりの蒸発量が減少し、成膜速度が減少して、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚が減少する。
このとき、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄが検出する透過Ｘ線の強度はいずれも同じ大きさで増加する。測定装置１７は各測定位置での透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が、制御装置１９に設定された基準値よりも許容範囲を超えて小さい場合には、制御装置１９は測定した薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離（成膜対象物８０の移動方向に対する遮蔽板７６の開口の長さ）とから、成膜対象物８０の移動速度の変更量を計算し、計算結果に基づいて、成膜対象物８０の移動速度を遅くさせる。成膜対象物８０の成膜面が蒸気に曝される時間が増加し、成膜面に到達する蒸気の量が増加するので、薄膜の膜厚は増加して基準値に近づく。
【００３８】
逆に成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚が増加したときは、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄが検出する透過Ｘ線の強度はいずれも同じ大きさで減少する。測定装置１７は各測定位置での透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が基準値よりも許容範囲を超えて大きい場合には、制御装置１９は測定した薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離とから、成膜対象物８０の移動速度の変更量を計算し、計算結果に基づいて、成膜対象物８０の移動速度を速くさせる。成膜対象物８０の成膜面が蒸気に曝される時間が減少し、成膜面に到達する蒸気の量が減少するので、薄膜の膜厚は減少して基準値に近づく。
【００３９】
上記説明では、各Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄが検出する透過Ｘ線の強度がいずれも同じ大きさで増減したときに、成膜対象物８０の移動速度を変更して成膜対象物８０に形成される薄膜の膜厚を基準値に近づけたが、本発明はこの方法に限定されず、後述するように電子線の照射方向を変更して、薄膜材料６０上の照射位置の移動速度を変化させ、薄膜の膜厚を基準値に近づけてもよい。
なお、薄膜の膜厚を増減させるには、電子線のパワーを変化させる方法も考えられるが、電子線のパワーを変化させると薄膜材料６０から放出されるＸ線の強度が変化し、試験工程で記憶した対応関係が使用できなくなるので、本発明では電子線のパワーは変化させず、一定のパワーで照射を行う。
このようにして、成膜対象物８０の表面には許容範囲内で一定とみなすことができる膜厚（ここでは数１００ｎｍ（膜抵抗が１．６Ω））で連続的にアルミニウムの薄膜が成膜される。
【００４０】
さらに、電子線の照射中に、例えば時間の経過に伴って薄膜材料６０の温度が特定の照射領域で局所的に増加すると、当該照射領域からの蒸気の単位時間当たりの蒸発量が増加し、成膜対象物８０の表面に形成される薄膜の膜厚が当該照射領域と対面する測定位置で増加する。
このとき、成膜対象物８０を介して当該測定位置と対面するＸ線検知器（例えば符号２０ａ）が検出する透過Ｘ線の強度は減少し、他のＸ線検知器（２０ｂ〜２０ｄ）が検出する透過Ｘ線の強度は変わらない。測定装置１７は各測定位置の透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が制御装置１９に設定された基準値よりも許容範囲を超えて大きい場合には、制御装置１９は当該測定位置の薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離と、薄膜材料６０上の当該照射領域を通過するときの照射位置の移動速度とから、電子線の照射方向の変更量を計算し、計算結果に基づいて、電子線の照射方向を変更し、薄膜材料６０上の照射位置が当該照射領域を通過するときの移動速度を速くさせる。当該照射領域が電子線に曝される時間が減少し、当該照射領域の加熱量が減少して成膜速度が減少するので、当該照射領域と対面する測定位置に形成される薄膜の膜厚は減少して基準値に近づく。
【００４１】
逆に成膜対象物８０の表面に蒸着する薄膜の膜厚が特定の測定位置で減少したときは、成膜対象物８０を介して当該測定位置と対面するＸ線検知器が検出する透過Ｘ線の強度が増加し、他のＸ線検知器が検出する透過Ｘ線の強度は変わらない。測定装置１７は各測定位置の透過Ｘ線の強度から各測定位置の薄膜の膜厚を測定する。測定した薄膜の膜厚が制御装置１９に設定された基準値よりも許容範囲を超えて小さい場合には、制御装置１９は当該測定位置の薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離と、薄膜材料６０上の当該照射領域を通過するときの照射位置の移動速度とから、電子線の照射方向の変更量を計算し、計算結果に基づいて、電子線の照射方向を変更し、照射位置が薄膜材料６０の当該照射領域を通過するときの移動速度を遅くさせる。当該照射領域が電子線に曝される時間が増加し、当該照射領域の加熱量が増加して当該照射領域の成膜速度が増加するので、当該照射領域と対面する測定位置に形成される薄膜の膜厚は増加して基準値に近づく。
【００４２】
このようにして、成膜対象物８０の幅方向に対して薄膜の膜厚が変化することを防止できる。
成膜された成膜対象物８０は駆動軸７１にロール状に巻き取られる。
１ロールの成膜を終了した後、電子銃３０からの電子線の放出を停止させ、真空排気装置１３を停止して真空槽１１内を大気に解放し、未成膜の成膜対象物８０からなる新しいロールを成膜対象物保持部７０に装填して、次の成膜サイクルを行う。
【００４３】
上記説明では薄膜材料６０としてアルミニウムを使用する場合を例に説明したが、本発明の薄膜材料はこれに限定されず、薄膜材料としてチタン、銅等も使用できる。
上記説明ではＸ線検出装置２０は複数のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄを有していたが、本発明はＸ線検知器を一個有している場合も含まれる。ただし、Ｘ線検知器の数が一個の場合には、成膜対象物８０の幅方向に対して薄膜の膜厚の変化を検知できないので、Ｘ線検知器を複数個使用する方が望ましい。
【００４４】
上記説明では複数のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄはいずれも防着板７５の開口のうち、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部に近い所定の位置の真上に配置されていたが、本発明のＸ線検知器２０ａ〜２０ｄの位置は、防着板７５の開口の真上であれば上記の位置に限定されない。Ｘ線検知器２０ａ〜２０ｄを防着板７５の開口のうち、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部から離れた位置に配置した場合には、検出した透過Ｘ線の強度と、記憶された対応関係とから、当該検出位置の薄膜の膜厚を測定し、測定した薄膜の膜厚と、成膜対象物８０の移動速度と移動距離と、成膜対象物８０の移動方向の終点側の端部と当該測定位置との間の距離とから、成膜終了後の薄膜の膜厚を計算で求めればよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ……真空蒸着装置
１１……真空槽
１３……真空排気装置
１７……測定装置
１８……記憶装置
１９……制御装置
２０ａ〜２０ｄ……Ｘ線検出装置
３０……電子銃
６０……薄膜材料
７０……成膜対象物移動部
８０……成膜対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
前記真空槽内に電子線を放出可能に構成された電子銃と、
を有し、
前記真空槽内に配置される薄膜材料に前記電子銃から電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置される成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着装置であって、
前記成膜対象物から見て前記薄膜材料の逆側に配置され、前記電子線を照射された前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度を検出するＸ線検出装置と、
前記透過Ｘ線の強度と前記薄膜の膜厚との対応関係があらかじめ記憶された記憶装置と、
前記Ｘ線検出装置で検出された前記透過Ｘ線の強度と、前記記憶装置に記憶された前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する測定装置と、
を有する真空蒸着装置。
【請求項２】
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜させながら、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させる成膜対象物移動部を有する請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づけるように構成された制御装置を有する請求項１又は２のいずれか１項記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記成膜対象物移動部を制御して、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された請求項３記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成された請求項３記載の真空蒸着装置であって、
前記制御装置は、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された真空蒸着装置。
【請求項６】
前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を所定値に近づけるように構成された制御装置を有し、
前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成され、
前記測定装置は、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を測定するように構成され、
前記制御装置は、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更するように構成された請求項２記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
前記成膜対象物は、帯状のフィルムである請求項２乃至請求項６のいずれか１項記載の真空蒸着装置であって、
前記成膜対象物移動部は、前記成膜対象物の移動方向に対して前記蒸気が入射する位置より終点側で、前記フィルムを巻き取るように構成された真空蒸着装置。
【請求項８】
真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置された成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度と、前記薄膜の膜厚との対応関係を記憶しておき、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記透過Ｘ線の強度を検出し、検出した前記透過Ｘ線の強度と、記憶した前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法。
【請求項９】
真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、請求項８記載の膜厚測定方法で前記薄膜の膜厚を測定し、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法。
【請求項１０】
測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる請求項９記載の真空蒸着方法。
【請求項１１】
前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させる請求項９記載の真空蒸着方法であって、
測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる真空蒸着方法。
【請求項１２】
真空排気された真空槽内で前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、電子線の照射方向を変化させ、電子線の薄膜材料表面上の照射位置を移動させて、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を請求項８記載の膜厚測定方法で測定し、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、比較結果から、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更して、前記成膜対象物に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法。
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内を真空排気する真空排気装置と、
前記真空槽内に電子線を放出可能に構成された電子銃と、
を有し、
前記真空槽内に配置される薄膜材料に前記電子銃から電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置される成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着装置であって、
前記成膜対象物から見て前記薄膜材料の逆側に配置され、前記電子線を照射された前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度を検出するＸ線検出装置と、
前記透過Ｘ線の強度と前記薄膜の膜厚との対応関係があらかじめ記憶された記憶装置と、
前記Ｘ線検出装置で検出された前記透過Ｘ線の強度と、前記記憶装置に記憶された前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する測定装置と、
を有する真空蒸着装置。
【請求項２】
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜させながら、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させる成膜対象物移動部を有する請求項１記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づけるように構成された制御装置を有する請求項１又は２のいずれか１項記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記成膜対象物移動部を制御して、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された請求項３記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成された請求項３記載の真空蒸着装置であって、
前記制御装置は、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させるように構成された真空蒸着装置。
【請求項６】
前記測定装置で測定された前記薄膜の膜厚と基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を所定値に近づけるように構成された制御装置を有し、
前記電子銃は前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させるように構成され、
前記測定装置は、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を測定するように構成され、
前記制御装置は、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更するように構成された請求項２記載の真空蒸着装置。
【請求項７】
前記成膜対象物は、帯状のフィルムである請求項２乃至請求項６のいずれか１項記載の真空蒸着装置であって、
前記成膜対象物移動部は、前記成膜対象物の移動方向に対して前記蒸気が入射する位置より終点側で、前記フィルムを巻き取るように構成された真空蒸着装置。
【請求項８】
真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記蒸気が入射する位置に配置された成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、前記薄膜材料から放出され、前記薄膜と前記成膜対象物とを順に透過した透過Ｘ線の強度と、前記薄膜の膜厚との対応関係を記憶しておき、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記透過Ｘ線の強度を検出し、検出した前記透過Ｘ線の強度と、記憶した前記対応関係とから、前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法。
【請求項９】
真空排気された真空槽内で薄膜材料に電子線を照射して、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、請求項８記載の膜厚測定方法で前記薄膜の膜厚を測定し、測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較し、比較結果から、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法。
【請求項１０】
測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記成膜対象物の移動速度を変化させて、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる請求項９記載の真空蒸着方法。
【請求項１１】
前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、前記電子線の照射方向を変化させ、前記電子線の前記薄膜材料表面上の照射位置を移動させる請求項９記載の真空蒸着方法であって、
測定した前記薄膜の膜厚と前記基準値とを比較した後、比較結果から、前記照射位置の移動速度を変更して、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を増減させる真空蒸着方法。
【請求項１２】
真空排気された真空槽内で前記薄膜材料に前記電子線を照射する際に、電子線の照射方向を変化させ、電子線の薄膜材料表面上の照射位置を移動させて、前記薄膜材料から蒸気を放出させ、前記成膜対象物を前記薄膜材料に対して走行移動させながら、前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する真空蒸着方法であって、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する前に、薄膜の膜厚の基準値を決めておき、
前記成膜対象物の表面に薄膜を成膜する際に、前記成膜対象物上で、前記成膜対象物の走行方向とは垂直な方向の複数の測定位置の膜厚を請求項８記載の膜厚測定方法で測定し、各前記測定位置での前記膜厚の測定値を前記基準値と比較し、比較結果から、前記薄膜材料上の各前記測定位置と対面する場所での前記照射位置の移動速度を前記照射位置毎に変更して、前記成膜対象物に形成される前記薄膜の膜厚を増減させ、前記成膜対象物表面に形成される前記薄膜の膜厚を前記基準値に近づける真空蒸着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２１４０２５（Ｐ２０１１−２１４０２５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８０８４０（Ｐ２０１０−８０８４０）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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