説明

真空蒸着装置および方法

【課題】電子ビーム蒸発源を用いた真空蒸着装置において、連続蒸着処理能力の増大を可能とした真空蒸着装置および方法を提供する。
【解決手段】電子ビーム蒸発源を搭載した真空蒸着装置において、装置内の所定の部材を被装する防着カバー、及び防着カバーを移動させる駆動源を備える構成とした。ここで、複数の防着カバーを用いて、その複数の防着カバーのうちの1つが蒸発源に対向する位置に配置され、蒸着源に対向する位置に配置される防着カバーが駆動源によって交換される構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電子ビーム蒸発による真空蒸着装置および方法全般に関する。
【背景技術】
【0002】
電子ビーム蒸発による真空蒸着装置は、電子ビームを出射する電子銃、磁場を形成しこれを電子ビームに印加する磁力制御用電磁石(以下、ポールピースと称す。)、および、蒸着材料を収容するルツボハースを備え、ポールピースにより集束および偏向した電子ビームを蒸着材料に入射させて加熱蒸発した蒸着物をワーク上に堆積させるものである。
ポールピースはルツボハースの上面に突出していることが一般的である為、ルツボハースから蒸発した蒸着物はワークのみならずポールピースに付着・堆積する。このポールピースへの蒸着物の堆積は軽減されなくてはならない。堆積物は蒸着処理の進行に伴い成長を続け、ワークへの蒸着物入射の遮蔽物と成り得る。これにより真空蒸着されるワークの不良品発生を誘発している。また、ポールピース表面の堆積物により磁場制御能力の低下も発生させている。このためポールピースは周期的にメンテナンス清掃する必要があり、メンテナンス時間を短縮するためにポールピースにカバーを設けるものが例えば特許文献1に開示される。
【0003】
特許文献1は、電子源からルツボに向かう電子ビームの経路の途中に設け電子ビームに鎖交して磁界を印加し180度以上回転させるための磁性体のポールピースと、ルツボ内で電子ビームにより加熱した物質が対向して配置した基板に向かう開口を可及的に大きくした形状でポールピースを覆った非磁性体のカバーとを備える電子源装置である。非磁性体のカバーを設けることで、ポールピースに付着する物質を簡易かつ迅速に清掃し、かつ蒸着時の基板に対する開口を小さくしないようにするものである。
【特許文献1】特開2005−200718号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の真空蒸着装置の電子ビーム蒸発源は、周期的なメンテナンスおよび大気開放を必要とする為に生産効率の低下となる問題が有った。特許文献1によりメンテナンスの作業時間を短縮することは可能であるが、メンテナンスの為の大気開放を省略することはできないため、連続蒸着処理能力に限界があり、生産効率に課題があった。
この発明は上記の問題点を解決するもので、連続蒸着処理能力の増大を可能とした真空蒸着装置および方法を提供する事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の側面は、電子ビーム蒸発源を搭載した真空蒸着装置であって、装置内の所定の部材を被装する防着カバー、及び防着カバーを移動させる駆動源を備えた真空蒸着装置である。ここで、防着カバーが複数の防着カバーかならなり、複数の防着カバーのうちの1つが蒸発源に対向する位置に配置され、蒸着源に対向する位置に配置される防着カバーが駆動源によって交換される構成とした。
【0006】
上記において、防着カバーが、電子ビーム蒸発源からのビーム軌跡を決定する磁力制御用電磁石を被装するようにした。また、複数の防着カバーが、磁力制御用電磁石に固定される固定式防着カバー、及び固定式防着カバーを被装する少なくとも1つの可動式防着カバーからなる構成とした。さらに、駆動源の制御装置を備え、制御装置に予め入力された連続成膜処理終了後に防着カバーを交換するようにした。またさらに、磁力制御用電磁石を円周上に含むように可動式防着カバーが回転可能に設置され、可動式防着カバーが駆動源によって回転操作される構成とした。
【0007】
本発明の第2の側面は、電子ビーム蒸発源、少なくとも1つが所定の部材を被装する複数の防着カバー、および少なくとも1つの防着カバーを移動させる駆動源を備えた真空槽による真空蒸着方法において、少なくとも、第1の防着カバーを蒸発源に対向させ所定の部材を被装するとともに、第2の防着カバーを蒸着源から遮蔽された位置に配置するステップ、蒸発源の蒸発を制御するステップ、及び所定の時間経過後に駆動源により第1及び/又は第2の防着カバーを移動させて第2の防着カバーを蒸発源に対向させるステップを含む真空蒸着方法である。
【発明の効果】
【0008】
ポールピースカバーを複数設けることにより、堆積物を各ポールピースカバーに分配することができ、連続蒸着処理能力の増大に効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、図1に示す真空蒸着装置に基づいて実施例を説明する。本発明は、例えば誘電体蒸着装置(光学業界向け装置および液晶配向膜蒸着装置)、金属膜蒸着装置(半導体向け電極膜形成装置)等に汎用可能であり、またこれに限らず全ての電子銃搭載装置において有効である。
【0010】
図1の装置は、図示しない排気手段を備える成膜室1内部に電子ビーム蒸発源5を具備し、電子ビーム蒸発源5に対向する位置に順次ワーク4を供給して連続的に成膜処理を行うインライン式装置である。成膜室1には仕切りバルブ9を介して仕込室2および取出室3が連接し、仕込室2は成膜室1に未処理基板4′を供給し、取出室3は成膜室1から処理済基板4″を回収する。
【0011】
電子ビーム蒸発源5は、電子ビームを出射するための電子銃10、磁場を形成しこれを電子ビームに印加して集束および偏向させるためのポールピース11、および、蒸着材料12を収容するルツボハース13により構成され、蒸発位置にルツボハース13を自動供給する蒸着材料供給機構6、ワーク4に対して蒸着材料12を遮蔽するシャッター機構7、および、ポールピース11を被装するポールピースカバー機構8を付設する。
【0012】
図2は電子ビーム蒸発源5およびこれに付設する各機構6〜8の概略平面図を示し、図中破線にて示す蒸発位置Aに供給されたルツボハース13に電子ビームを入射させて成膜を実施するものとする。
ポールピースカバー機構8は、ポールピース11に取付け固定される固定式ポールピースカバー14、固定式ポールピースカバー14を被装可能な第1の可動式ポールピースカバー15および第2の可動式ポールピースカバー16、第1および第2の可動式ポールピースカバーを連結する回転駆動軸17、回転駆動軸17に接続する駆動源18、駆動源18に接続する制御装置19、蒸発位置Aを取り囲む遮蔽板20、および、遮蔽板20により蒸着物が飛来しない位置に設けられた第1乃至第3の退避ゾーン21〜23により構成される。
【0013】
図3は第1および第2の可動式ポールピースカバー15,16の概略斜視図を示す。駆動源18は回転駆動軸17を昇降および回転するものとし、上昇させた回転駆動軸17を所定角度回転させてから下降させ、第1および第2の可動式ポールピースカバー15,16の位置を移動させるものとする。駆動源18は予備のポールピースカバーを蒸着物が飛来しない退避位置から順次供給する機構であればよく、回転駆動と昇降駆動の組み合わせに限られるものではない。第1および第2の可動式ポールピースカバー15,16は、ポールピース11位置と第1乃至第3の退避ゾーン21〜23とを任意に移動可能であり、制御装置19により位置制御される。実施例の可動式ポールピースカバーは、使用時においてポールピース11位置に、使用前において第1の退避ゾーン21に、使用後において第2の退避ゾーン22または第3の退避ゾーン23に配置されるものとする。また、ポールピースカバーは左側と右側に分かれており独立した駆動となるが動作は同時に行われるものとする。
【0014】
以下、図4を参照にポールピースカバー機構8の動作について説明する。
まず、ポールピース11に固定式ポールピースカバー14を装着し、固定式ポールピースカバー14に第1の可動式ポールピースカバー15を被装し、第1の退避ゾーン21に第2の可動式ポールピースカバー16を位置させ、図4(a)に示す配置にて成膜室1内部を所望の真空度に維持する。電子銃10から出射した電子ビームをポールピース11が印加する磁界により集束して270度偏向させ、ルツボハース13内に入射させて蒸着材料12を加熱蒸発させる。本件は270度偏向型電子銃での実施例を記載しているが、180度偏向型電子銃等への応用も可能である。
【0015】
所望の蒸発レートとなった時点でシャッター機構7を開き、電子ビーム蒸発源5に対向配置するワーク4に成膜を開始する。遮蔽板20により退避ゾーン21にて待機する使用前の第2の可動式ポールピースカバー16には蒸着物が付着しないように工夫され、また、固定式ポールピースカバー14は第1の可動式ポールピースカバー15に被装されているため、ルツボハース13から蒸発した蒸着物は第1の可動式ポールピースカバー15にのみ堆積する。連続蒸着処理により第1の可動式ポールピースカバー15に堆積した蒸着物が成長を続け不良品発生や磁場制御能力低下を誘発する前に、ポールピースカバーの交換動作を行う。交換するタイミングは制御装置19の自動プログラム内にて設定・管理する。例えば予め入力された連続蒸着処理時間を超過する直前に交換する等、装置使用者が任意に設定すればよい。
【0016】
交換時は、駆動源18により第1および第2の可動式ポールピースカバー15,16を上方に移動させ、所定角度回転駆動した後下方に移動させる。第1および第2の可動式ポールピースカバー15,16は同一の駆動源に接続されているため、使用後の第1の可動式ポールピースカバー15が電子銃側の第2の退避ゾーン22に移動すると同時に使用前の第2の可動式ポールピースカバー16がポールピース11上に移動し固定式ポールピースカバー14を被装する。この状態を図4(b)に示す。図4(b)に示す配置にて蒸着処理し、第2の可動式ポールピースカバー16に蒸着物を堆積させ、制御装置19の自動プログラム内にて設定・管理された交換タイミングとなった時点で再度交換動作に入る。
【0017】
二度目の交換動作では、駆動源18を操作して第1の可動式ポールピースカバー15を第3の退避ゾーン23に、第2の可動式ポールピースカバー16を第2の退避ゾーン22に移動して、図4(c)に示す状態に配置する。図4(c)に示す配置にて蒸着処理し、固定式ポールピースカバー14に蒸着物を堆積させ、制御装置19の自動プログラム内にて設定・管理された交換タイミングとなった時点で成膜室1を開放し、メンテナンス作業により各ポールピースカバー14〜16に付着した堆積物を除去する。
また、できるだけ多くの付着堆積量を可動式ポールピースカバーで付着するようにすれば固定式ポールピースカバー14のメンテナンスサイクルを長くすることができ、さらには、全ての付着堆積量を可動式ポールピースカバーで付着するようにすれば、固定式ポールピースカバー14のメンテナンスは不要となる。
【0018】
上記構成により、連続蒸着処理により発生する付着物はポールピース本体ではなくポールピースカバーに付着堆積する事になる。ポールピースカバーは複数の予備を有しており、連続蒸着処理中に大気開放する事無く真空を保持した状態で切換え可能としている。ポールピースカバーの切換えにより堆積物はポールピース周辺部より取り除かれ、連続蒸着処理能力の増大が可能と成る。
【0019】
実施例は、1枚の固定式ポールピースカバーと2枚の可動式ポールピースカバーを備えることにより、連続蒸着処理における蒸着物の付着量を3等分することができる。装置が安定稼動可能なポールピースへの付着堆積量が判明しているならば、連続処理能力が3倍となることになる。連続処理数が決まっているならば、ポールピースへの付着堆積量を3分割でき、電子銃性能低下を防ぎ蒸着装置の稼動安定化を計る事が出来る。自動切換え用可動式ポールピースカバーの点数は適宜選択すればよく、点数を増大させるほど蒸着物を分散させることが可能となるため、電子銃安定稼働時間の延長に貢献する。また、蒸着材料の供給を確保する自動供給機構と合わせて蒸着装置へ搭載する事により装置の稼動時間を延長し、生産性の向上および作業効率の向上に効果を奏する。
【0020】
また、本発明はルツボハースからの蒸着物が堆積する位置をカバーするものであればポールピースカバーに限らず応用可能である。例えばポールピースカバー機構と同様動作の駆動源をルツボハースの蒸発位置のカバーに採用すればよい。一例として、図5はルツボハースの蒸発位置Aをカバーするルツボハースカバー24を示す。成膜室内部に複数のルツボハースカバー24を搭載し、ポールピースカバー機構8同様に回転駆動軸17を用いてこれを自動切換えすることにより、最も付着物が多いルツボハース周囲の付着堆積量を分散させる事ができる。また180度偏向型電子銃を採用する場合には、図5に示すルツボハースカバー24により、ルツボハースと同一の平面内に配置されるポールピースを同時にカバーすることができる。
【0021】
なお、上記実施例では複数の可動式ポールピースカバー全てを同時に移動させる構成を示したが、これらを個々に移動させる構成を用いてもよい。例えば、ポールピースに固定式ポールピースカバー及び複数の可動式ポールピースカバーを重ねて被装させておき、蒸着源に対向する最も外側の可動式ポールピースカバーに堆積物が付着してきたら、その最も外側の可動式ポールピースカバーを除去しこれを繰り返すような構成、即ち、外側に被装された可動式ポールピースカバーから順次除去していくような構成を用いてもよい。この場合、除去した可動式ポールピースカバーを蒸着源から退避させるスペースはなくてもよい。
【0022】
本発明防着カバーは連続処理用装置や厚膜処理用装置、多層膜形成用装置において特に有効であり、蒸着処理能力の飛躍的な拡大に著しく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明真空蒸着装置概略断面図
【図2】本発明蒸発源概略平面図
【図3】可動式ポールピースカバー概略斜視図
【図4(a)】ポールピースカバー動作説明図
【図4(b)】ポールピースカバー動作説明図
【図4(c)】ポールピースカバー動作説明図
【図5】蒸発位置カバー動作説明図
【符号の説明】
【0024】
1 成膜室
2 仕込室
3 取出室
4 ワーク
5 電子ビーム蒸発源
6 蒸着材料供給機構
7 シャッター機構
8 ポールピースカバー機構
9 仕切りバルブ
10 電子銃
11 ポールピース
12 蒸着材料
13 ルツボハース
14 固定式ポールピースカバー
15 可動式ポールピースカバー
16 可動式ポールピースカバー
17 回転駆動軸
18 駆動源
19 制御装置
20 遮蔽板
21 退避ゾーン
22 退避ゾーン
23 退避ゾーン
24 ルツボハースカバー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子ビーム蒸発源を搭載した真空蒸着装置であって、
該装置内の所定の部材を被装する防着カバー、及び
該防着カバーを移動させる駆動源
を備えた真空蒸着装置。
【請求項2】
請求項1記載の真空蒸着装置において、前記防着カバーが複数の防着カバーかならなり、該複数の防着カバーのうちの1つが該蒸発源に対向する位置に配置され、該蒸着源に対向する位置に配置される防着カバーが該駆動源によって交換されることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項3】
請求項2記載の真空蒸着装置において、前記複数の防着カバーのうち前記蒸発源に対向するように配置された使用中防着カバーと該使用中防着カバー以外の残余の待機中防着カバーについて、
該待機中防着カバーが、該使用中防着カバーによって該蒸発源から遮蔽され、又は所定の退避位置に配置されて該蒸発源から遮蔽されるように構成された真空蒸着装置。
【請求項4】
請求項1から請求項3いずれか一項に記載の真空蒸着装置であって、
該防着カバーが、該電子ビーム蒸発源からのビーム軌跡を決定する磁力制御用電磁石を被装することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項5】
請求項4記載の真空蒸着装置であって、
前記複数の防着カバーが、該磁力制御用電磁石に固定される固定式防着カバー、及び該固定式防着カバーを被装する少なくとも1つの可動式防着カバーからなることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項6】
請求項5記載の真空蒸着装置であって、
前記駆動源の制御装置を備え、該制御装置に予め入力された連続成膜処理終了後に該防着カバーを交換することを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項7】
請求項6記載の真空蒸着装置であって、
該磁力制御用電磁石を円周上に含むように該可動式防着カバーが回転可能に設置され、該可動式防着カバーが前記駆動源によって回転操作されることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項8】
電子ビーム蒸発源、少なくとも1つが所定の部材を被装する複数の防着カバー、および少なくとも1つの防着カバーを移動させる駆動源を備えた真空槽による真空蒸着方法において、少なくとも、
第1の防着カバーを該蒸発源に対向させ該所定の部材を被装するとともに、第2の防着カバーを該蒸着源から遮蔽された位置に配置するステップ、
該蒸発源の蒸発を制御するステップ、及び
所定の時間経過後に該駆動源により該第1及び/又は該第2の防着カバーを移動させて該第2の防着カバーを該蒸発源に対向させるステップ
を含む真空蒸着方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4(a)】
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【図4(b)】
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【図4(c)】
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【図5】
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【公開番号】特開2007−224376(P2007−224376A)
【公開日】平成19年9月6日(2007.9.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−47849(P2006−47849)
【出願日】平成18年2月24日(2006.2.24)
【出願人】(000146009)株式会社昭和真空 (72)
【Fターム(参考)】