JP2010018826A

JP2010018826A - Electron gun for vapor deposition

Info

Publication number: JP2010018826A
Application number: JP2008178704A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Sugita; 薫杉田; Jun Tazaki; 潤田崎; Hiroaki Wakata; 浩明若田
Original assignee: Nissin Giken Co Ltd
Current assignee: Nissin Giken Co Ltd
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-09
Also published as: JP5131547B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron gun for vapor deposition in which vapor-deposited particles generated from a vapor deposition material irradiated with electron beam is prevented from being deposited on a pole piece for deflecting the electron beam arranged on the electron gun. <P>SOLUTION: A permanent magnet 14, a filament 16 for emitting thermoelectron, a scan coil unit 17 for scanning the electron beam on a vapor deposition material in the directions of X-axis and Y-axis and the like are arranged in a body case 20 made of a non-magnetic material and formed in a box shape. A pair of pole pieces 11a, 11b opposite to each other for forming the magnetic field for deflecting the electron beam, and a pair of pole pieces 12a, 12b opposite to each other for forming the magnetic field for adjusting the orbit of the electron beam are horizontally provided in the body case 20. An upper cover 21 made of a non-magnetic material and having a square opening 22 for emitting the electron beam is mounted on an upper part of the body case 20. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は蒸着用電子銃に関する。より詳しくは、電子銃より射出された電子ビームの照射を受けた蒸着材料から生成される蒸着粒子が、電子ビームを偏向するために電子銃に配設されているポールピースに付着することがない蒸着用電子銃を提供せんとするものである。 The present invention relates to an electron gun for vapor deposition. More specifically, the vapor deposition particles generated from the vapor deposition material irradiated with the electron beam emitted from the electron gun do not adhere to the pole piece disposed in the electron gun for deflecting the electron beam. We intend to provide an electron gun for vapor deposition.

従来より、基板・レンズ等の表面部に薄膜を形成する手段として真空蒸着法が用いられている。この真空蒸着法では、基板等の表面部に薄膜を形成するために、真空チャンバ内で電子銃より射出された電子ビームを金属・化合物などの蒸着材料に照射して加熱蒸発させ、これにより生成された蒸着粒子を基板等の表面部に付着堆積させる。 Conventionally, a vacuum deposition method has been used as a means for forming a thin film on a surface portion of a substrate, a lens or the like. In this vacuum deposition method, in order to form a thin film on the surface of a substrate or the like, an electron beam emitted from an electron gun in a vacuum chamber is irradiated onto a vapor deposition material such as a metal / compound to heat and evaporate it. The deposited particles are deposited and deposited on the surface of a substrate or the like.

そこで、この真空蒸着法で使用される電子銃の従来例の構成を、図３（ａ）に示し説明する（従来例１）。ここで、図３（ａ）は、従来例１の構成を簡略に図示した斜視図である。 Therefore, the configuration of a conventional example of an electron gun used in this vacuum vapor deposition method will be described with reference to FIG. 3A (conventional example 1). Here, FIG. 3A is a perspective view schematically illustrating the configuration of the first conventional example.

図３（ａ）において、電子銃３０の本体ケース３１の内部には、加熱されることにより熱電子を放出するフィラメント、フィラメントより放出された熱電子を加速して電子ビームを生成する電界を形成するための電極、冷却水が流通する流水路などが配設されている。 3A, a filament that emits thermoelectrons when heated and an electric field that accelerates the thermoelectrons emitted from the filament to generate an electron beam are formed inside the main body case 31 of the electron gun 30. An electrode for performing the operation, a flow channel for circulating cooling water, and the like are disposed.

他方、本体ケース３１の上部には、生成された電子ビームを射出するための方形状の開口３３を有する、非磁性体からなる上部カバー３２が、取り付けられている。また、本体ケース３１上部の一方の端部には、強磁性体からなりＬ字状に形成された１対のポールピース３４ａ，３４ｂが対向して横設されている。 On the other hand, an upper cover 32 made of a nonmagnetic material and having a rectangular opening 33 for emitting the generated electron beam is attached to the upper portion of the main body case 31. In addition, a pair of pole pieces 34 a and 34 b made of a ferromagnetic material and formed in an L-shape are horizontally provided facing one end of the upper part of the main body case 31.

これらのポールピース３４ａ，３４ｂは、強磁性体からなる部材を介して本体ケース３１内に配設された磁力発生源である永久磁石と接続することにより磁化されている。したがって、ポールピース３４ａ，３４ｂの周囲には磁界が形成されることになり、この磁界により、上部カバー３２の開口３３を介して射出された電子ビームは、図３（ａ）では図示されてはいないルツボ内に収容された金属等の蒸着材料に向かうように偏向する。 These pole pieces 34a and 34b are magnetized by being connected to a permanent magnet which is a magnetic force generation source disposed in the main body case 31 through a member made of a ferromagnetic material. Therefore, a magnetic field is formed around the pole pieces 34a and 34b, and the electron beam emitted through the opening 33 of the upper cover 32 by this magnetic field is not shown in FIG. It is deflected toward the vapor deposition material such as metal housed in the crucible.

すなわち、図３（ｂ）（一部を切り欠いた側面図）に示すように、本体ケース３１内のフィラメント３５から放出された熱電子が加速して生成された電子ビームＥＢは、破線で示すように、ポールピース３４ａ，３４ｂが形成する磁界により概ね２７０度回転するように偏向されて、ルツボ１００内に収容された蒸着材料の表面部に照射される。そして、電子ビームＥＢの照射を受けて生成された蒸着粒子は、上方に配置された基板などの被蒸着物に向けて上昇し、これに付着堆積することになる。 That is, as shown in FIG. 3B (a side view with a part cut away), an electron beam EB generated by accelerating the thermal electrons emitted from the filament 35 in the main body case 31 is indicated by a broken line. Thus, the surface of the vapor deposition material accommodated in the crucible 100 is irradiated by being deflected so as to rotate approximately 270 degrees by the magnetic field formed by the pole pieces 34 a and 34 b. And the vapor deposition particle produced | generated by irradiation of the electron beam EB raises toward vapor deposition objects, such as a board | substrate arrange | positioned upwards, and adheres and deposits on this.

なお、電子ビームＥＢの照射が開始されてから蒸着材料の蒸発が活発化して蒸着粒子が定量的に生成するようになるまでは、一定の時間を要する。蒸着粒子が定量的に生成していない段階で、基板などの被蒸着物に蒸着粒子を付着させると、被蒸着物に求められている品質・特性を確保することができないことになる。 Note that a certain time is required from the start of the irradiation with the electron beam EB until evaporation of the vapor deposition material is activated and vapor deposition particles are quantitatively generated. If the deposited particles are attached to the deposition object such as the substrate at a stage where the deposited particles are not quantitatively generated, the quality and characteristics required for the deposition object cannot be ensured.

そこで、蒸着粒子が定量的に生成するようになるまでは、図４（ａ）（側面図）に示すように、蒸着材料が収容されたルツボ１００の上方であって、かつ、電子ビームＥＢの軌道に触れない位置に、伏せた円皿状の、水平方向に移動可能なシャッター２００を配置して、被蒸着物への蒸着粒子の付着を遮断する。 Therefore, until the vapor deposition particles are generated quantitatively, as shown in FIG. 4A (side view), above the crucible 100 in which the vapor deposition material is accommodated and in the electron beam EB. At the position where the track is not touched, an obstructed disc-shaped, horizontally movable shutter 200 is arranged to block the deposition particles from adhering to the deposition object.

その後、加熱された蒸着材料の蒸発が活発化して、蒸着粒子が定量的に生成するようになると、図４（ｂ）（平面図）に示すように、蒸着粒子の飛散範囲からはずれた位置に、破線で示す位置からシャッター２００を移動させることになる。 Thereafter, when evaporation of the heated vapor deposition material is activated and vapor deposition particles are generated quantitatively, as shown in FIG. 4B (plan view), the vapor deposition material is in a position deviated from the scattering range of the vapor deposition particles. The shutter 200 is moved from the position indicated by the broken line.

図５（ａ）は、他の従来例の構成を示している（従来例２）。ここで、図５（ａ）は、従来例２の構成を簡略に図示した斜視図であり、図３（ａ）における構成要素に対応する構成要素については、ポールピースを除いて同一の符号を付している。 FIG. 5A shows the configuration of another conventional example (conventional example 2). Here, FIG. 5A is a perspective view schematically showing the configuration of the conventional example 2, and the components corresponding to the components in FIG. 3A are denoted by the same reference numerals except for the pole pieces. It is attached.

図５（ａ）において、ここに示した従来例２の構成が、従来例１の構成と異なるところは、本体ケース３１の上部に取り付けられた上部カバー３２の開口３３を挟むようにして、１対のポールピース４１ａ，４１ｂが対向して立設されていることである。その他の構成は、図３（ａ）に示した従来例１の構成と同じである。 In FIG. 5A, the configuration of the conventional example 2 shown here is different from the configuration of the conventional example 1 in that a pair of openings 33 of the upper cover 32 attached to the upper part of the main body case 31 is sandwiched. That is, the pole pieces 41a and 41b are erected facing each other. The other configuration is the same as that of the conventional example 1 shown in FIG.

このように構成された従来例２によった場合も、図５（ｂ）（一部を切り欠いた側面図）に示すように、本体ケース３１内から射出された電子ビームＥＢは、破線で示すように、ポールピース４１ａ，４１ｂが形成する磁界により概ね２７０度偏向されて、ルツボ１００内に収容された蒸着材料の表面部を照射することになる。 Also in the case of the conventional example 2 configured as described above, as shown in FIG. 5B (side view with a part cut away), the electron beam EB emitted from the inside of the main body case 31 is indicated by a broken line. As shown, the surface portion of the vapor deposition material accommodated in the crucible 100 is irradiated by being deflected by about 270 degrees by the magnetic field formed by the pole pieces 41 a and 41 b.

また、この従来例２においても、電子ビームＥＢの照射が開始されてから蒸着粒子が定量的に生成するようになるまでは、図６（ａ）（側面図）に示すように、ルツボ１００の上方であって、かつ、ポールピース４１ｂの上端よりも高くポールピース４１ｂに当接しない位置に、シャッター２００を配置して被蒸着物への蒸着粒子の付着を遮断するようにしている。 Also in this conventional example 2, as shown in FIG. 6A (side view), after the irradiation of the electron beam EB is started until the vapor deposition particles are quantitatively generated, A shutter 200 is disposed at a position above and not higher than the upper end of the pole piece 41b and in contact with the pole piece 41b to block the deposition particles from adhering to the deposition object.

そして、電子ビームＥＢの照射を受けた蒸着材料の蒸発が活発化して、蒸着粒子が定量的に生成するようになれば、図６（ｂ）（平面図）に示すように、従来例１におけると同じく、蒸着粒子の飛散範囲からはずれた位置に、破線で示す位置からシャッター２００を移動させることになる。 If evaporation of the vapor deposition material irradiated with the electron beam EB is activated and vapor deposition particles are generated quantitatively, as shown in FIG. 6B (plan view), the conventional example 1 is used. Similarly, the shutter 200 is moved from a position indicated by a broken line to a position deviated from the scattering range of the vapor deposition particles.

図３により説明した従来例１によると、ルツボ１００の近傍にポールピース３４ａ，３４ｂが位置していることから、ルツボ１００内の蒸着材料に電子ビームＥＢを照射すると、ルツボ１００から飛散した蒸着粒子が、ポールピース３４ａ，３４ｂに付着し、例えば、使用する蒸着材料によっては、そのまま固着してしまう。とくに、ポールピース３４ａ，３４ｂの下面部と、ルツボ１００の上端周縁部との間の空隙部に、飛散する蒸着粒子が入り込んでポールピース３４ａ，３４ｂの下面部に付着堆積すると、つぎのような問題が生ずる。 According to the conventional example 1 described with reference to FIG. 3, since the pole pieces 34 a and 34 b are located in the vicinity of the crucible 100, the vapor deposition particles scattered from the crucible 100 when the vapor deposition material in the crucible 100 is irradiated with the electron beam EB. However, it adheres to the pole pieces 34a and 34b and, for example, depending on the vapor deposition material to be used, it adheres as it is. In particular, if the vapor deposition particles scattered into the gap between the bottom surface of the pole pieces 34a and 34b and the upper peripheral edge of the crucible 100 enter and deposit on the bottom surface of the pole pieces 34a and 34b, Problems arise.

すなわち、蒸着装置の作動中は、ルツボ１００内に収容された蒸着材料が均一に溶融するように、ルツボ１００は回転している。この回転しているルツボ１００の上端周縁部と、ポールピース３４ａ，３４ｂの下面部との間に、蒸着粒子が入り込んでポールピース３４ａ，３４ｂの下面部に付着堆積すると、堆積した蒸着粒子とルツボ１００の上端周縁部との摩擦が生じる。摩擦が生じれば、ルツボ１００を回転させるモータの負荷が大きくなり、ついにはモータは回転を停止してしまう。 That is, during operation of the vapor deposition apparatus, the crucible 100 is rotating so that the vapor deposition material accommodated in the crucible 100 is uniformly melted. When vapor deposition particles enter between the upper peripheral edge of the rotating crucible 100 and the lower surface portions of the pole pieces 34a and 34b and adhere to the lower surface portions of the pole pieces 34a and 34b, the deposited vapor deposition particles and the crucible Friction with the upper peripheral edge of 100 occurs. If friction occurs, the load on the motor that rotates the crucible 100 will increase, and the motor will eventually stop rotating.

これを回避するためには、ポールピース３４ａ，３４ｂの恒常的なクリーニング作業が必要となるが、クリーニング手段として、例えば、付着した蒸着粒子をショット・ブラストにより削り落とすとすると、ポールピース３４ａ，３４ｂ自体もともに削られることになる。 In order to avoid this, a constant cleaning operation of the pole pieces 34a and 34b is necessary. However, as the cleaning means, for example, if the deposited vaporized particles are scraped off by shot blasting, the pole pieces 34a and 34b are removed. Both themselves will be cut off.

しかし、ポールピース３４ａ，３４ｂが削られると、ポールピース３４ａ，３４ｂの形状が変化し、その形成する磁界に変化が生ずる結果、電子ビームＥＢの軌道が変化して、電子ビームＥＢの照射スポットの位置ずれを起こしてしまう。そのため、クリーニングの限界に達したポールピース３４ａ，３４ｂは、これを取り外して新たなポールピース３４ａ，３４ｂと交換しなければならないことになる。 However, when the pole pieces 34a and 34b are shaved, the shape of the pole pieces 34a and 34b changes, and as a result, changes occur in the magnetic field formed. As a result, the trajectory of the electron beam EB changes, and Misalignment will occur. Therefore, the pole pieces 34a and 34b that have reached the limit of cleaning must be removed and replaced with new pole pieces 34a and 34b.

他方、ポールピース３４ａ，３４ｂに蒸着粒子が付着しても、それがそのまま固着することなく剥離する場合もある。しかし、その場合は、剥離した蒸着粒子が、ルツボ１００内に落下して溶融し、蒸着材料の組成を変えてしまうという問題点がある。以上のような解決すべき課題が、図３により説明した従来例１にはあった。 On the other hand, even if vapor deposition particles adhere to the pole pieces 34a and 34b, they may be peeled off without being fixed as they are. However, in that case, there is a problem that the peeled vapor deposition particles fall into the crucible 100 and melt and change the composition of the vapor deposition material. The problem to be solved as described above is in the conventional example 1 described with reference to FIG.

これに対して、図５により説明した従来例２によると、ポールピース４１ａ，４１ｂは、ルツボ１００からは離隔した位置に配設されているため、上述した従来例１におけるような堆積した蒸着粒子とルツボ１００の上端周縁部との摩擦という問題は生じない。 On the other hand, according to the conventional example 2 described with reference to FIG. 5, the pole pieces 41a and 41b are disposed at positions separated from the crucible 100. There is no problem of friction between the upper edge of the crucible 100 and the peripheral edge of the crucible 100.

しかし、ルツボ１００から離隔した位置に、ポールピース４１ａ，４１ｂが配設されているとしても、ルツボ１００からの蒸着粒子は、ポールピース４１ａ，４１ｂの配設位置まで飛散し、これに付着する。そのため、従来例１について説明したところと同様のポールピース４１ａ，４１ｂへの蒸着粒子の付着に起因する問題（クリーニングあるいは剥離した蒸着粒子のルツボ内への落下）が生ずる。 However, even if the pole pieces 41a and 41b are disposed at positions separated from the crucible 100, the vapor deposition particles from the crucible 100 are scattered to the positions where the pole pieces 41a and 41b are disposed, and adhere to them. Therefore, the same problem as that described for the conventional example 1 due to the adhesion of vapor deposition particles to the pole pieces 41a and 41b (dropping of cleaned or peeled vapor deposition particles into the crucible) occurs.

また、従来例２では、従来例１とは異なり、ポールピース４１ａ，４１ｂは横設するのではなく立設する構成を用いている。そのため、電子ビームＥＢの照射を受けた蒸着材料の蒸発が活発化するまで用いるシャッター２００（図６）は、それが水平方向に移動してもポールピース４１ａ，４１ｂに当接しないように、ポールピース４１ａ，４１ｂの上端よりも高い位置に配置しなければならない。 Also, in the conventional example 2, unlike the conventional example 1, the pole pieces 41a and 41b are configured not to be horizontally installed but to stand upright. For this reason, the shutter 200 (FIG. 6) used until the evaporation of the deposition material irradiated with the electron beam EB is activated does not contact the pole pieces 41a and 41b even if it moves in the horizontal direction. It must be arranged at a position higher than the upper ends of the pieces 41a and 41b.

しかし、ルツボ１００より飛散する蒸着粒子は、逆円錐状に放散する。すなわち、生成された蒸着粒子は、上昇するにしたがって水平方向に拡散する。そのため、シャッター２００の配置位置が高いと、蒸着粒子の拡散範囲のすべてをカバーすることができず、カバーしきれない蒸着粒子が、シャッター２００よりも上方に上昇する。このカバーしきれない蒸着粒子が基板などの被蒸着物に付着すると、膜厚の不均一などの問題を生じてしまう。 However, the vapor deposition particles scattered from the crucible 100 diffuse in an inverted conical shape. That is, the generated vapor deposition particles diffuse in the horizontal direction as they rise. Therefore, if the arrangement position of the shutter 200 is high, the entire diffusion range of the vapor deposition particles cannot be covered, and the vapor deposition particles that cannot be covered rise above the shutter 200. If the vapor deposition particles that cannot be covered adhere to a deposition object such as a substrate, problems such as non-uniform film thickness occur.

これに対処するために、蒸着粒子の拡散範囲のすべてをカバーすることができるサイズの大きいシャッターを用いることは、これを水平方向に移動させる必要があることを考慮すると、真空チャンバの容積などの制約から困難である。 To deal with this, using a large shutter that can cover the entire diffusion range of the deposited particles is necessary to move it horizontally, such as the vacuum chamber volume. It is difficult due to restrictions.

また、シャッター２００以外についても、ポールピース４１ａ，４１ｂを立設する構成を用いていることによる不都合がある。すなわち、真空チャンバ内を視認するために設けられている監視窓を通して電子ビームＥＢの位置を確認しようとする場合、立設しているポールピース４１ａ，４１ｂが視界を妨げてしまい、電子ビームＥＢの位置を的確に確認することができない。以上のような解決すべき課題が、図５により説明した従来例２にはあった。 In addition to the shutter 200, there is an inconvenience due to the configuration in which the pole pieces 41a and 41b are erected. That is, when trying to confirm the position of the electron beam EB through the monitoring window provided for visually confirming the inside of the vacuum chamber, the standing pole pieces 41a and 41b obstruct the field of view, The position cannot be confirmed accurately. The problem to be solved as described above is in the conventional example 2 described with reference to FIG.

さらには、図３（ａ）および図５（ａ）にそれぞれ示した各従来例１，２では、ポールピース３４ａ，３４ｂ，４１ａ，４１ｂが、ともに本体ケース３１の外部に露出して水平方向あるいは垂直方向に配設されている。 3A and 5A, the pole pieces 34a, 34b, 41a, 41b are both exposed to the outside of the main body case 31 in the horizontal direction or It is arranged in the vertical direction.

しかし、蒸着装置を作動させると、真空チャンバ内の温度は上昇し、ポールピース３４ａ，３４ｂ，４１ａ，４１ｂの温度が上昇する。温度が上昇すれば、温度変化に伴って磁気回路の特性が変化し、電子ビームＥＢの軌道が不安定なものとなってしまう。以上のような未解決の課題が、各従来例１，２にはそれぞれあった。 However, when the vapor deposition apparatus is operated, the temperature in the vacuum chamber increases, and the temperature of the pole pieces 34a, 34b, 41a, 41b increases. If the temperature rises, the characteristics of the magnetic circuit change as the temperature changes, and the orbit of the electron beam EB becomes unstable. Each of the conventional examples 1 and 2 has unsolved problems as described above.

そこで、上記課題に照らし、本発明はなされたものである。そのために、本発明では、永久磁石、熱電子を放出するフィラメント、蒸着材料上で電子ビームをＸ軸およびＹ軸方向においてスキャンするためのスキャンコイルユニットなどが内部に配設されるとともに、電子ビームを射出するための開口を有するカバーが上部に取り付けられた本体ケース内に、電子ビームを偏向する磁界を形成するための対向する１対のポールピース、および電子ビームの軌道を調整する磁界を形成するための対向する１対のポールピースを、それぞれ横設するようにした。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems. Therefore, in the present invention, a permanent magnet, a filament that emits thermoelectrons, a scan coil unit for scanning the electron beam in the X-axis and Y-axis directions on the vapor deposition material, and the like are disposed inside. A pair of opposing pole pieces for forming a magnetic field for deflecting an electron beam and a magnetic field for adjusting the trajectory of the electron beam are formed in a main body case having a cover having an opening for injecting the electron beam on the top. A pair of opposing pole pieces for carrying out the operation are set sideways.

本発明によるならば、ポールピースが、電子銃の本体ケースの外部に露出していないので、蒸着装置の作動時に、ルツボから飛散する蒸着粒子がポールピースに付着堆積することがない。したがって、飛散する蒸着粒子に起因する問題は生じない。すなわち、ポールピースの恒常的なクリーニング作業が不要となり、蒸着の作業性が向上するとともに、装置のメンテナンス上の負担が著しく軽減される。 According to the present invention, since the pole piece is not exposed to the outside of the main body case of the electron gun, vapor deposition particles scattered from the crucible do not adhere to and accumulate on the pole piece when the vapor deposition apparatus is operated. Therefore, there is no problem caused by scattered vapor deposition particles. That is, the permanent cleaning work of the pole piece is not required, the deposition workability is improved, and the burden on the maintenance of the apparatus is remarkably reduced.

また、ポールピースのクリーニングが不要となるため、クリーニング手段としてショット・ブラストによった場合のようなポールピースの損耗を回避することができる。したがって、ポールピースが形成する磁界は、ポールピースの損耗による変化ということはなく、電子ビームの軌道は安定したものとなる。のみならず、ポールピースの交換が不要となり、蒸着に要するコストの低減化を図ることが可能となる。 Further, since the pole piece does not need to be cleaned, it is possible to avoid the wear of the pole piece as in the case of shot blasting as a cleaning means. Therefore, the magnetic field formed by the pole piece is not changed by the wear of the pole piece, and the trajectory of the electron beam becomes stable. In addition, the pole piece need not be replaced, and the cost required for vapor deposition can be reduced.

他方、ポールピースに蒸着粒子が付着するということはないので、ポールピースに付着した蒸着粒子が剥離するということもない。したがって、剥離した蒸着粒子がルツボ内に落下溶融して、蒸着材料の組成を変えるということもない。 On the other hand, since vapor deposition particles do not adhere to the pole piece, vapor deposition particles adhering to the pole piece do not peel off. Therefore, the vapor deposition particles that have been peeled off do not melt into the crucible and change the composition of the vapor deposition material.

さらに、本発明では、ポールピースが電子銃の本体ケース内に配設され、図５（ａ）に示した従来例２のようにポールピースが本体ケースの上部に立設していない。したがって、電子ビームの照射が開始されてから蒸着材料の蒸発が活発化するまでルツボの上方を覆うシャッターの配置位置を低く設定することができる。すなわち、シャッターによってはカバーしきれない蒸着粒子が上方に上昇するのを極力抑えることが可能となり、基板などの被蒸着物に要求される品質・特性が確保されることになる。 Further, in the present invention, the pole piece is disposed in the main body case of the electron gun, and the pole piece is not erected on the upper portion of the main body case as in the conventional example 2 shown in FIG. Therefore, the arrangement position of the shutter covering the upper part of the crucible can be set low until the evaporation of the vapor deposition material is activated after the irradiation of the electron beam is started. That is, it is possible to suppress as much as possible the rising of the vapor deposition particles that cannot be covered by the shutter, and the quality and characteristics required for the vapor deposition object such as the substrate can be ensured.

また、ポールピースが本体ケースの上部に立設していないことから、真空チャンバの監視窓を通して電子ビームの位置を確認しようとする場合に、その視界がポールピースによって妨げられることはなく、的確に視認することができる。 In addition, since the pole piece is not erected on the upper part of the main body case, when trying to confirm the position of the electron beam through the monitoring window of the vacuum chamber, the field of view is not hindered by the pole piece, and it is accurately It can be visually recognized.

そのうえ、冷却水の流通により冷却されている本体ケースの内部に、ポールピースが配設されていることから、各従来例１，２におけるように、蒸着装置の作動時にポールピースの温度が上昇するということもない。その結果、磁気回路の特性も変化することはなく、電子ビームＥＢの軌道は安定したものとなる。したがって、本発明によりもたらされる効果は、実用上極めて大きい。 In addition, since the pole piece is disposed inside the main body case cooled by the circulation of the cooling water, the temperature of the pole piece rises during the operation of the vapor deposition apparatus as in each of the conventional examples 1 and 2. There is no such thing. As a result, the characteristics of the magnetic circuit do not change, and the trajectory of the electron beam EB becomes stable. Therefore, the effect brought about by the present invention is extremely large in practical use.

従来、ポールピースが電子銃の本体ケースの外部に水平方向あるいは垂直方向に露出して配設されていたのに対して、本発明では、永久磁石、熱電子を放出するフィラメント、蒸着材料上で電子ビームをＸ軸およびＹ軸方向においてスキャンするためのスキャンコイルユニットなどが内部に配設された本体ケース内に、電子ビームを偏向する磁界を形成するためのポールピース、および電子ビームの軌道を調整する磁界を形成するためのポールピースをそれぞれ横設する。以下、実施例により詳しく説明する。 Conventionally, the pole piece has been arranged to be exposed in the horizontal direction or the vertical direction outside the main body case of the electron gun, whereas in the present invention, the permanent magnet, the filament that emits thermoelectrons, and the vapor deposition material are used. A pole piece for forming a magnetic field for deflecting the electron beam and a trajectory of the electron beam in a main body case in which a scan coil unit and the like for scanning the electron beam in the X-axis and Y-axis directions are disposed. Pole pieces for forming a magnetic field to be adjusted are laid sideways. Hereinafter, the embodiment will be described in detail.

本発明の一実施例の構成を、図１に示し説明する。ここで、図１（ａ）は、本実施例における蒸着用電子銃の外観を示す斜視図、図１（ｂ）は、内部構成を示す、一部を切り欠いた斜視図である。 The configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1A is a perspective view showing the appearance of the electron gun for vapor deposition in the present embodiment, and FIG. 1B is a perspective view showing a part of the internal structure.

図１（ａ）において、ここに示した電子銃１０は、非磁性体からなる箱体状の本体ケース２０と、本体ケース２０の上部に取り付けられた、非磁性体からなり方形状の開口２２を有する上部カバー２１とにより、外形的には方形体状に形成されている。図３（ａ）および図５（ａ）にそれぞれ示した各従来例１，２とは異なり、ポールピースが外部に露出していない。 In FIG. 1A, an electron gun 10 shown here includes a box-shaped main body case 20 made of a nonmagnetic material, and a rectangular opening 22 made of a nonmagnetic material and attached to the upper portion of the main body case 20. The outer cover 21 has a rectangular shape from the outside. Unlike the conventional examples 1 and 2 shown in FIGS. 3A and 5A, the pole piece is not exposed to the outside.

図１（ｂ）は、上部カバー２１を取り外した状態の電子銃１０を示している。本体ケース２０内の底部の、ルツボが配設される側の端部中央には、方形体状の永久磁石１４が配設されており、永久磁石１４の両端部には、永久磁石１４からの磁気を受けて磁気回路を形成するための、強磁性体からなる角柱状の回路形成部材１５ａ，１５ｂがそれぞれ接続されている。 FIG. 1B shows the electron gun 10 with the upper cover 21 removed. A rectangular permanent magnet 14 is disposed at the center of the end of the main body case 20 on the side where the crucible is disposed, and both ends of the permanent magnet 14 are connected to the permanent magnet 14 from the permanent magnet 14. The prismatic circuit forming members 15a and 15b made of a ferromagnetic material are connected to form a magnetic circuit by receiving magnetism.

一方の回路形成部材１５ａにおける永久磁石１４とは接続していない端部には、磁気回路を形成するための、強磁性体からなる板状の垂設された回路形成部材１３ａが触接して固定されている。この回路形成部材１３ａの上端部には、電子銃１０より射出された電子ビームを偏向する磁界を形成するための、強磁性体からなる細板状のポールピース１１ａが、その一方の端部が回路形成部材１３ａに触接して固定されることにより横設されている。 At one end of the circuit forming member 15a that is not connected to the permanent magnet 14, a plate-like circuit forming member 13a made of a ferromagnetic material is formed in contact with and fixed to form a magnetic circuit. Has been. A thin plate-like pole piece 11a made of a ferromagnetic material for forming a magnetic field for deflecting the electron beam emitted from the electron gun 10 is formed at one end of the circuit forming member 13a. It is installed horizontally by being brought into contact with and fixed to the circuit forming member 13a.

また、このポールピース１１ａと所定の間隔をおいた回路形成部材１３ａの上端部には、電子ビームの軌道を調整する磁界を形成するための、強磁性体からなる細板状のポールピース１２ａが、その一方の端部が回路形成部材１３ａに触接して固定されることにより横設されている。 In addition, a thin plate-like pole piece 12a made of a ferromagnetic material for forming a magnetic field for adjusting the trajectory of the electron beam is formed at the upper end portion of the circuit forming member 13a spaced from the pole piece 11a by a predetermined distance. , One end thereof is placed horizontally by being brought into contact with and fixed to the circuit forming member 13a.

同様に、永久磁石１４に接続している他方の角柱状の回路形成部材１５ｂにも、垂設された板状の回路形成部材１３ｂが触接して固定され、その上端部には、電子ビームの偏向用のポールピース１１ｂと、電子ビームの軌道調整用のポールピース１２ｂとが、その一方の端部が回路形成部材１３ｂに触接して固定されることにより横設されている。 Similarly, the suspended plate-like circuit forming member 13b is also fixed to the other prismatic circuit forming member 15b connected to the permanent magnet 14, and the upper end of the electron beam is fixed to the upper end portion. A deflecting pole piece 11b and an electron beam trajectory adjusting pole piece 12b are horizontally arranged by fixing one end thereof in contact with the circuit forming member 13b.

このような構成により、垂設された２つの回路形成部材１３ａ，１３ｂに固定された、電子ビームの偏向用のポールピース１１ａ，１１ｂと、電子ビームの軌道調整用のポールピース１２ａ，１２ｂは、それぞれ対向して１対をなしている。 With such a configuration, the pole pieces 11a and 11b for deflecting the electron beam and the pole pieces 12a and 12b for adjusting the trajectory of the electron beam, which are fixed to the two circuit forming members 13a and 13b provided vertically, Each pair is opposed to each other.

この１対をなす電子ビーム偏向用のポールピース１１ａ，１１ｂの中間の斜め下方の部位には、加熱されることにより熱電子を放出するフィラメント１６が配設されている。また、蒸着材料上でＸ軸方向において電子ビームをスキャンすなわち照射スポットを往復動させるためのＸスキャンコイルと、Ｙ軸方向において電子ビームをスキャンするためのＹスキャンコイルにより構成されるスキャンコイルユニット１７が、フィラメント１６を囲むようにして配設されている。 A filament 16 that emits thermoelectrons by being heated is disposed at an obliquely lower portion in the middle of the pair of electron beam deflection pole pieces 11a and 11b. Further, a scan coil unit 17 constituted by an X scan coil for scanning the electron beam in the X axis direction on the vapor deposition material, that is, reciprocating the irradiation spot, and a Y scan coil for scanning the electron beam in the Y axis direction. Is arranged so as to surround the filament 16.

以上説明した各構成要素の他にも、図示は省略されているが、フィラメント１６より放出された熱電子を加速して電子ビームを生成する電界を形成するための電極、冷却水が流通する流水路などが、本体ケース２０の内部には配設されている。 In addition to the components described above, although not shown in the drawings, electrodes for forming an electric field for accelerating the thermal electrons emitted from the filament 16 to generate an electron beam, flowing water through which cooling water flows A road or the like is disposed inside the main body case 20.

図２（一部を切り欠いて断面表示した側面図）は、以上のように構成された電子銃１０を作動させた場合の様子を示している。図示するように、フィラメント１６より放出された熱電子が加速されることにより生成され、上部カバー２１の開口２２を介して射出される電子ビームＥＢは、本体ケース２０の内部に配設された各ポールピース１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが形成する磁界により、概ね２７０度偏向して、ルツボ１００内に収容された蒸着材料の表面部を照射することになる。 FIG. 2 (a side view in which a part is cut out and shown in cross section) shows a state where the electron gun 10 configured as described above is operated. As shown in the drawing, the electron beams EB generated by accelerating the thermoelectrons emitted from the filament 16 and emitted through the opening 22 of the upper cover 21 are arranged in the body case 20. The magnetic field formed by the pole pieces 11a, 11b, 12a, and 12b deflects approximately 270 degrees to irradiate the surface portion of the vapor deposition material accommodated in the crucible 100.

このように、本発明による電子銃１０では、各ポールピース１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂを、本体ケース２０の外部に露出しない構成を用いて、電子ビームＥＢを偏向するようにしている。したがって、電子ビームＥＢの照射を受けてルツボ１００から飛散する蒸着粒子が、各ポールピース１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂに付着することはない。 Thus, in the electron gun 10 according to the present invention, the electron beam EB is deflected by using a configuration in which the pole pieces 11a, 11b, 12a, and 12b are not exposed to the outside of the main body case 20. Therefore, the vapor deposition particles scattered from the crucible 100 when irradiated with the electron beam EB do not adhere to each pole piece 11a, 11b, 12a, 12b.

また、冷却されている本体ケース２０の内部に、各ポールピース１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが配設されていることから、各ポールピース１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂが熱せられて、その温度が上昇するということもない。したがって、磁気回路の特性も変化することはなく、電子ビームＥＢの軌道は安定したものとなる。 Moreover, since each pole piece 11a, 11b, 12a, 12b is arrange | positioned inside the body case 20 cooled, each pole piece 11a, 11b, 12a, 12b is heated, The temperature is There is no rise. Therefore, the characteristics of the magnetic circuit do not change, and the trajectory of the electron beam EB becomes stable.

以上においては、磁力発生源として、永久磁石１４を用いる場合について説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。電流が流れることによって磁力が発生する電磁石を用いる場合についても、本発明は適用され得るものである。 The case where the permanent magnet 14 is used as the magnetic force generation source has been described above. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the case of using an electromagnet that generates a magnetic force when a current flows.

また、ポールピース１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂとして、細板状に形成されたものを例に挙げて説明したが、本発明は、これに限られるものではない。その他にも、例えば角柱状に形成されたポールピースを使用する場合にも、本発明は適用し得るものである。 Moreover, although the pole pieces 11a, 11b, 12a, and 12b have been described by taking the thin plate shape as an example, the present invention is not limited to this. In addition, for example, the present invention can be applied to the case of using a pole piece formed in a prismatic shape.

さらに、電子ビームＥＢを概ね２７０度偏向する場合について説明した、しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、これ以外にも、例えば概ね１８０度偏向する場合についても、本発明は適用することができるものである。 Furthermore, the case where the electron beam EB is deflected approximately 270 degrees has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a case where the electron beam EB is deflected approximately 180 degrees, for example. Is something that can be done.

本発明の一実施例の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of one Example of this invention. 図１に示した電子銃の作動状態を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the operating state of the electron gun shown in FIG. 従来例１の構成および作動状態を示す図である。It is a figure which shows the structure and operating state of the prior art example 1. 図３に示した従来例１における被蒸着物への蒸着粒子の付着を遮断するシャッターを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the shutter which interrupts | blocks adhesion of the vapor deposition particle to the to-be-deposited object in the prior art example 1 shown in FIG. 従来例２の構成および作動状態を示す図である。It is a figure which shows the structure of the prior art example 2, and an operation state. 図５に示した従来例２における被蒸着物への蒸着粒子の付着を遮断するシャッターを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the shutter which interrupt | blocks adhesion of the vapor deposition particle to the to-be-deposited object in the prior art example 2 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０電子銃
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂポールピース
１３ａ，１３ｂ回路形成部材
１４永久磁石
１５ａ，１５ｂ回路形成部材
１６フィラメント
１７スキャンコイルユニット
２０本体ケース
２１上部カバー
２２開口
３０電子銃
３１本体ケース
３２上部カバー
３３開口
３４ａ，３４ｂポールピース
４０電子銃
４１ａ，４１ｂポールピース
１００ルツボ
２００シャッター
ＥＢ電子ビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electron gun 11a, 11b, 12a, 12b Pole piece 13a, 13b Circuit formation member 14 Permanent magnet 15a, 15b Circuit formation member 16 Filament 17 Scan coil unit 20 Main body case 21 Upper cover 22 Opening 30 Electron gun 31 Main body case 32 Upper cover 33 opening 34a, 34b pole piece 40 electron gun 41a, 41b pole piece 100 crucible 200 shutter EB electron beam

Claims

開口（２２）を有するカバー（２１）が上部に取り付けられたケース（２０）内に配設された磁力発生源（１４）と、
前記ケース内に配設された、加熱されることにより熱電子を放出するためのフィラメント（１６）と、
前記ケース内に配設された、前記フィラメントより放出される前記熱電子を加速して生成される電子ビーム（ＥＢ）を偏向する第１の磁界を、前記磁力発生源からの磁気を受けて形成するための第１の対向する１対の横設されたポールピース（１１ａ，１１ｂ）と、
前記ケース内に配設された、前記第１の対向する１対の横設されたポールピースが形成する前記第１の磁界により偏向される前記電子ビームの軌道を調整する第２の磁界を、前記磁力発生源からの磁気を受けて形成するための第２の対向する１対の横設されたポールピース（１２ａ，１２ｂ）と、
前記ケース内に配設された、前記電子ビームをルツボ（１００）内に収容された蒸着材料上でＸ軸方向においてスキャンするための第１のスキャンコイルおよびＹ軸方向においてスキャンするための第２のスキャンコイルからなるスキャンコイルユニット（１７）とを
含む蒸着用電子銃。 A magnetic force source (14) disposed in a case (20) with a cover (21) having an opening (22) attached to the top;
A filament (16) disposed in the case for emitting thermoelectrons when heated;
A first magnetic field disposed inside the case and deflecting an electron beam (EB) generated by accelerating the thermoelectrons emitted from the filament is formed by receiving magnetism from the magnetic force generation source. A first opposing pair of horizontally disposed pole pieces (11a, 11b) for
A second magnetic field for adjusting a trajectory of the electron beam deflected by the first magnetic field formed by the first opposing pair of horizontally disposed pole pieces disposed in the case; A second pair of laterally disposed pole pieces (12a, 12b) for receiving and forming magnetism from the magnetic source;
A first scan coil disposed in the case for scanning in the X-axis direction on the vapor deposition material accommodated in the crucible (100) and a second scan for scanning in the Y-axis direction. An electron gun for vapor deposition comprising a scan coil unit (17) comprising a scan coil.