JP5254055B2 - Electron gun for electron beam evaporation - Google Patents

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Description

本発明は電子ビーム蒸着用電子銃装置に関し、更に詳しくはるつぼ内の蒸着材料の溶け具合の平均化を図った電子ビーム蒸着用電子銃装置に関する。   The present invention relates to an electron gun apparatus for electron beam evaporation, and more particularly to an electron gun apparatus for electron beam evaporation that aims to average the degree of melting of the evaporation material in a crucible.

電子ビーム蒸着用電子銃は、真空中で蒸着材料が充填されたるつぼに電子ビームを照射し、蒸着材料の加熱、溶融及び蒸気化するために利用される。蒸着材料の蒸気は、真空容器の上方に置かれた基板に付着、堆積し、光学特性や電磁気特性を有する薄膜となる。本装置を実装した真空蒸着膜は、電子ビーム蒸着装置として一般に市販され、光学薄膜や金属薄膜の薄膜形成用途で主に利用されている。   The electron gun for electron beam evaporation is used to irradiate a crucible filled with an evaporation material in a vacuum with an electron beam to heat, melt and vaporize the evaporation material. The vapor of the vapor deposition material adheres to and deposits on the substrate placed above the vacuum vessel, and becomes a thin film having optical characteristics and electromagnetic characteristics. The vacuum deposition film on which this apparatus is mounted is generally commercially available as an electron beam deposition apparatus, and is mainly used for thin film formation applications such as optical thin films and metal thin films.

本発明で用いられる電子ビーム蒸着用電子銃装置は、一般に蒸着室（以下真空室とも呼ぶ）に設置されており、蒸着材料が充填されたるつぼに電子ビームを照射し、蒸着材料の加熱、溶融、及び蒸気化するために利用されている。本発明の電子ビーム蒸着用電子銃装置は、特に薄膜形成用途の蒸着装置の中に内蔵され、主に光学薄膜形成に利用される場合が多い。   The electron gun apparatus for electron beam vapor deposition used in the present invention is generally installed in a vapor deposition chamber (hereinafter also referred to as a vacuum chamber), and irradiates a crucible filled with a vapor deposition material with an electron beam to heat and melt the vapor deposition material. And is used to vaporize. The electron gun apparatus for electron beam vapor deposition according to the present invention is built in a vapor deposition apparatus especially for thin film formation and is often used mainly for optical thin film formation.

図５は電子ビーム蒸着用電子銃装置の側面図、図６は正面図、図７は電源接続図である。これら図において、同一番号の部品は同一のものである。図５〜図７を用い、電子ビーム蒸着用電子銃装置の概要について説明する。フィラメント１は、タングステン等の高融点材料からなり、フィラメント加熱電源１０の交流により加熱され、熱電子が放出可能な温度、例えば２３００℃まで加熱される。   5 is a side view of the electron gun apparatus for electron beam evaporation, FIG. 6 is a front view, and FIG. 7 is a power connection diagram. In these drawings, parts having the same number are the same. The outline of the electron gun apparatus for electron beam evaporation will be described with reference to FIGS. The filament 1 is made of a high melting point material such as tungsten, and is heated by an alternating current of the filament heating power source 10 and heated to a temperature at which thermoelectrons can be emitted, for example, 2300 ° C.

アノード２はアース電位となっており、フィラメント１とある一定間隔をもって設置されている。このアノード２とフィラメント１との距離は、空間電荷の影響を考慮され、電子銃の最大ビーム電流値を決定する大きなファクタとなっている。偏向コイル３は電子ビーム８を２７０度偏向させるための磁場を発生させる機能を持ち、偏向コイル電源１４の直流電流をコイルに流し、必要な磁場を発生させるのに利用されている。９は蒸発粒子が走査コイル５，アノード２，フィラメント１等に付着するのを防止するための防着板である。   The anode 2 is at ground potential and is installed at a certain interval from the filament 1. The distance between the anode 2 and the filament 1 is a large factor that determines the maximum beam current value of the electron gun in consideration of the effect of space charge. The deflection coil 3 has a function of generating a magnetic field for deflecting the electron beam 8 by 270 degrees, and is used to generate a necessary magnetic field by causing a direct current of the deflection coil power supply 14 to flow through the coil. Reference numeral 9 denotes a deposition preventing plate for preventing the evaporated particles from adhering to the scanning coil 5, the anode 2, the filament 1, and the like.

ヨーク４は磁性材料からなり、偏向コイル３と磁気的に結合され、電子ビーム８の偏向に必要な磁場形成の補助的な役割をしている。走査コイル５（５ａ，５ｂ）は、電子ビーム８を後述するＸとＹ方向に走査するため磁場を発生させる機能を持ち、直流電源１２ａ，１２ｂと交流電源１３ａ，１３ｂにそれぞれ接続されている。るつぼ６は蒸着材料７を充填するためのもので、冷却水にて水冷された構造となっている。   The yoke 4 is made of a magnetic material, is magnetically coupled to the deflection coil 3, and plays an auxiliary role in forming a magnetic field necessary for deflecting the electron beam 8. The scanning coil 5 (5a, 5b) has a function of generating a magnetic field for scanning the electron beam 8 in X and Y directions, which will be described later, and is connected to the DC power sources 12a, 12b and the AC power sources 13a, 13b, respectively. The crucible 6 is for filling the vapor deposition material 7, and has a structure cooled with cooling water.

次に、電子銃の動作について説明する。先ず、電子ビーム８を偏向させるための磁場を形成するために、偏向コイル３に偏向コイル電源１４より直流電流を流す。この場合において、ヨーク４の作用もあって電子ビーム８の軌道上に必要な磁場分布が形成される。次に、フィラメント１にフィラメント加熱電源１０から交流電流を流し、フィラメント１を熱電子が放出可能な温度まで加熱させる。   Next, the operation of the electron gun will be described. First, in order to form a magnetic field for deflecting the electron beam 8, a direct current is passed through the deflection coil 3 from the deflection coil power supply 14. In this case, a necessary magnetic field distribution is formed on the trajectory of the electron beam 8 due to the action of the yoke 4. Next, an alternating current is supplied to the filament 1 from the filament heating power source 10 to heat the filament 1 to a temperature at which thermoelectrons can be emitted.

フィラメント１の加熱が完了したら、アノード２のアース電位に対し、フィラメント１に負のバイアスを印加させるために加速電源１１でマイナス数ｋＶ〜マイナス十数ｋＶの電圧をかける。その結果、フィラメント１とアノード２間に加速電圧相当の電位差が発生し、フィラメント１からの熱電子ｅが電位差で加速され、偏向コイル３とヨーク４で形成された磁場分布で電子ビーム８が偏向され、電子ビーム８の照射対象である蒸着材料７に電子ビーム８が入射される。   When heating of the filament 1 is completed, a voltage of minus several kV to minus ten and several kV is applied to the ground potential of the anode 2 by the accelerating power supply 11 in order to apply a negative bias to the filament 1. As a result, a potential difference corresponding to the acceleration voltage is generated between the filament 1 and the anode 2, the thermoelectrons e from the filament 1 are accelerated by the potential difference, and the electron beam 8 is deflected by the magnetic field distribution formed by the deflection coil 3 and the yoke 4. Then, the electron beam 8 is incident on the vapor deposition material 7 to be irradiated with the electron beam 8.

ここで、蒸着材料７はＳｉＯ２やＴｉＯ２の粉末が利用される。ここで、走査コイル５を利用すれば、フィラメント１から出た電子ビーム８を走査コイル５の磁場で軌道変更させることが可能で、るつぼ６上に照射される電子ビームを精密に走査させることで、るつぼ上の蒸着材料の表面を均一に溶かすことができる。   Here, the vapor deposition material 7 is a powder of SiO2 or TiO2. Here, if the scanning coil 5 is used, the trajectory of the electron beam 8 emitted from the filament 1 can be changed by the magnetic field of the scanning coil 5, and the electron beam irradiated on the crucible 6 can be precisely scanned. The surface of the vapor deposition material on the crucible can be melted uniformly.

従来のこの種の装置としては、蒸着材の蒸気を開閉するシャッタを設け、シャッタ閉鎖時とシャッタ解放時にめっき材への入射角θを変化させて、ビームの乱反射量を低減するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、めっき原料上面と被めっき材下面の垂直間距離を２５０〜５００ｍｍとすると共に、前記めっき原料表面への電子線入射角度θを２０度以上とするようにした装置が知られている（例えば特許文献２参照）。   As this type of conventional apparatus, a shutter that opens and closes the vapor of the vapor deposition material is provided, and the incident angle θ to the plating material is changed when the shutter is closed and when the shutter is released, thereby reducing the amount of irregular reflection of the beam. Is known (see, for example, Patent Document 1). Also known is an apparatus in which the vertical distance between the upper surface of the plating material and the lower surface of the material to be plated is set to 250 to 500 mm and the electron beam incident angle θ to the surface of the plating material is set to 20 degrees or more (for example, Patent Document 2).

また、２つの蒸発材料ＡとＢを含む２つのるつぼを設け、入射全電子ビーム量のうち、蒸発材料Ａに割り振られる比率と電子ビームの入射角における電子ビームの反射される割合から電子銃の使用効率を求めるようにした装置が知られている（例えば特許文献３参照）。   In addition, two crucibles including two evaporation materials A and B are provided, and the ratio of the electron beam reflected from the ratio of the total amount of incident electron beams allocated to the evaporation material A and the ratio of the electron beam reflected at the incident angle of the electron beam. There is known an apparatus for obtaining the usage efficiency (see, for example, Patent Document 3).

特開平５−２１４５２９号公報（段落００１３〜００１５、図１）Japanese Patent Laid-Open No. 5-214529 (paragraphs 0013 to 0015, FIG. 1) 特開平５−２５５８４１号公報（段落００２０、図１〜図６）JP-A-5-255841 (paragraph 0020, FIGS. 1 to 6) 特開平６−２１２４１０号公報（段落０００７〜００１７、図４〜図７）JP-A-6-212410 (paragraphs 0007 to 0017, FIGS. 4 to 7)

近年、光学薄膜用途の蒸着装置においては、生産の歩留まりを向上させ、生産コストの低減を図ることが重要視されている。特に最近では、光学多層膜の分光特性の高スペック化の要求が高まりを見せており、歩留まり向上のためには、バッチ間の成膜再現性が非常に重要となってくる。   In recent years, in a vapor deposition apparatus for optical thin film applications, it is important to improve production yield and reduce production cost. In particular, recently, there has been an increasing demand for higher spectroscopic characteristics of optical multilayer films, and in order to improve the yield, film reproducibility between batches becomes very important.

このバッチ間の成膜再現性を高めるためのポイントは、成膜材料が充填されているるつぼ上の溶け跡をフラットにし、常に安定した蒸発分布で膜形成させることにある。なお、この溶け跡が電子ビーム照射で局所的にくぼみなどができると、蒸発分布が変化し、基板ドーム上にセットされた基板に堆積する膜の膜厚に分布が生じてしまう。これが歩留まり悪化の大きな要因と考えられており、改善が望まれていた。   The point for improving the reproducibility of the film formation between the batches is to flatten the melting mark on the crucible filled with the film forming material and to always form the film with a stable evaporation distribution. Note that if this melting mark is locally indented by electron beam irradiation, the evaporation distribution changes, and the film thickness of the film deposited on the substrate set on the substrate dome is distributed. This is considered to be a major factor in yield deterioration, and improvement has been desired.

従来の問題点を更に説明すると、従来、蒸着材料の溶け跡改善には走査コイルを利用して、電子ビームの走査形状と電子ビームの局所的な滞在時間を精密に制御して溶け跡改善を図っていた。但し、ＳｉＯ２材料や昇華性材料、顆粒材料など一部の蒸着材料の中には、電子ビームが当たった瞬間に溶け、重力方向に掘れてしまう材料がある。これらの材料に対しては、電子ビームを精密に走査しても満足な溶け跡改善には至らない場合がある。   The conventional problem will be further explained. Conventionally, a scanning coil is used to improve the melting trace of the vapor deposition material, and the scanning trace of the electron beam and the local residence time of the electron beam are precisely controlled to improve the melting trace. I was planning. However, among some vapor deposition materials such as SiO 2 material, sublimation material, and granule material, there is a material that melts and digs in the direction of gravity when the electron beam hits. For these materials, even if the electron beam is scanned accurately, there may be cases where satisfactory melting marks are not improved.

なお、ここで説明している電子ビーム走査の基本的な考えは、電子ビームの蒸着材料への照射を垂直入射（材料面に直角方向に入射）としているのが一般的である。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、電子ビームの走査だけでは溶け跡の改善が図れないような蒸着材料に対し、容易に溶け跡の平坦化作業を行えるようにするための手段を提供することを目的としている。 Note that the basic idea of the electron beam scanning described here is that the irradiation of the electron beam to the vapor deposition material is normally incident (incident in a direction perpendicular to the material surface).
The present invention has been made in view of such a problem, and makes it possible to easily perform a flattening operation of a melting mark on a vapor deposition material in which the melting mark cannot be improved only by scanning with an electron beam. It aims to provide a means for this.

ここで、電子ビームが当たった瞬間に溶けて掘れてしまう材料についての対策として、本発明者らの経験的なノウハウであるが、電子ビームの蒸着材料への入射を垂直入射から斜め入射にしていく、例えば電子ビームの入射角を９０度から６０度以下にしていくと、電子ビームが当たった瞬間に溶けて掘れてしまう傾向に改善が図れることが分かっている。但し、この現象の理論的な解明は未だ定かでない。よって、この電子ビームの入射角を材料毎に電気的に変更、制御する機構を付加することで、蒸着材料の溶け跡改善が容易に改善するものと期待される。   Here, as a countermeasure for the material that melts and digs at the moment the electron beam hits, it is the empirical know-how of the present inventors, but the incidence of the electron beam on the vapor deposition material is changed from vertical incidence to oblique incidence. For example, when the incident angle of the electron beam is reduced from 90 degrees to 60 degrees or less, it has been found that the tendency to melt and dig at the moment the electron beam hits can be improved. However, the theoretical elucidation of this phenomenon is not yet known. Therefore, by adding a mechanism for electrically changing and controlling the incident angle of the electron beam for each material, it is expected that improvement of the melted trace of the vapor deposition material can be easily improved.

（１）請求項１記載の発明は、電子ビーム軌道を偏向コイルにより形成される磁場によって所定角度曲げてるつぼ内の蒸着材料に照射すると共に走査コイルにより形成される磁場によって電子ビームを蒸着材料上で走査し、前記蒸着材料を溶融してその蒸着材料の蒸気を上部に配置された被蒸着基板に付着させて薄膜を形成させるように構成された電子ビーム蒸着用電子銃装置において、前記走査コイルに直流電流を供給するための直流電源と、前記走査コイルに交流電流を供給するための交流電源と、前記偏向コイルに電流を供給するための偏向コイル電源と、前記走査コイルの直流電流と前記偏向コイルの電流の組み合わせにより前記蒸着材料への電子ビーム入射角を制御する入射角制御手段と、を設け、前記入射角制御手段は、入射位置は一定で異なる電子ビーム入射角となる前記走査コイルの直流電流値と前記偏向コイルの電流値との組み合わせを記憶した記憶手段を備え、前記電子ビーム入射角が指定されると指定された入射角に対応した前記走査コイルの直流電流値と前記偏向コイルの電流値との組み合わせを前記記憶手段より読み出し、読み出した電流値が前記走査コイルと前記偏向コイルに供給されるように前記走査コイルの直流電源と前記偏向コイル電源を制御することを特徴とする。
(1) According to the first aspect of the present invention, the electron beam trajectory is irradiated on the vapor deposition material in the crucible bent at a predetermined angle by the magnetic field formed by the deflection coil , and the electron beam is applied on the vapor deposition material by the magnetic field formed by the scanning coil. In the electron gun apparatus for electron beam evaporation, the scanning coil is configured to form a thin film by melting the deposition material and adhering the vapor of the deposition material to the deposition target substrate disposed above. A direct current power source for supplying a direct current to the scanning coil; an alternating current power source for supplying an alternating current to the scanning coil; a deflection coil power source for supplying a current to the deflection coil; a direct current of the scanning coil; an incident angle control means by the combination of the current of the deflection coils to control the electron beam incident angle to the deposition material, the provided, the incident angle controlling means, the incident position Comprises storage means for storing a combination of the DC current value of the scanning coil and the current value of the deflection coil, which are constant and different electron beam incident angles, and is designated when the electron beam incident angle is designated The combination of the DC current value of the scanning coil and the current value of the deflection coil corresponding to is read from the storage means, and the DC current of the scanning coil is supplied to the scanning coil and the deflection coil so that the read current value is supplied to the scanning coil and the deflection coil. The power supply and the deflection coil power supply are controlled .

（２）請求項２記載の発明は、蒸着材料の種類と、各蒸着材料の種類毎の電子ビーム入射角の設定値を記憶手段に記憶させておき、前記蒸着材料の種類が指定されると前記電子ビーム入射角の設定値を前記記憶手段より読み出し、読み出した前記電子ビーム入射角の設定値が前記入射角制御手段の電子ビーム入射角に指定されることを特徴とする。
( 2 ) In the invention of claim 2 , when the type of vapor deposition material and the set value of the electron beam incident angle for each type of vapor deposition material are stored in the storage means, and the type of the vapor deposition material is designated The setting value of the electron beam incident angle is read from the storage unit, and the read setting value of the electron beam incident angle is designated as the electron beam incident angle of the incident angle control unit .

（１）請求項１記載の発明によれば、入射角制御手段により、蒸着材料へ入射される電子ビーム入射角を制御することで、るつぼ内の蒸着材料の溶け具合の平均化を図ることができ、被蒸着基板に均一な膜を蒸着することができる。   (1) According to the first aspect of the present invention, by controlling the incident angle of the electron beam incident on the vapor deposition material by the incident angle control means, the melting degree of the vapor deposition material in the crucible can be averaged. It is possible to deposit a uniform film on the deposition substrate.

（２）請求項２記載の発明によれば、蒸着材料の種類と、各蒸着材料の種類毎の電子ビーム入射角の設定値を記憶手段に記憶させておき、前記蒸着材料の種類が指定されると前記電子ビーム入射角の設定値を前記記憶手段より読み出し、読み出した前記電子ビーム入射角の設定値が前記入射角制御手段の電子ビーム入射角に指定されることにより、各蒸着材料の種類毎にるつぼ内の蒸着材料の溶け具合の平均化を図ることができ、被蒸着基板に均一な膜を蒸着することができる。
( 2 ) According to the invention described in claim 2 , the type of the vapor deposition material and the set value of the electron beam incident angle for each type of the vapor deposition material are stored in the storage means, and the type of the vapor deposition material is designated. Then, the setting value of the electron beam incident angle is read from the storage unit, and the read setting value of the electron beam incident angle is designated as the electron beam incident angle of the incident angle control unit, so that the type of each deposition material It is possible to average the degree of melting of the vapor deposition material in the crucible and to deposit a uniform film on the deposition target substrate.

本発明の一実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one embodiment of this invention. ラーモア円による軌道の変化例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of the track | orbit by a Larmor circle. データ記憶テーブルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a data storage table. 膜形成の説明図である。It is explanatory drawing of film formation. 電子ビーム蒸着用電子銃装置の側面図である。It is a side view of the electron gun apparatus for electron beam evaporation. 電子ビーム蒸着用電子銃装置の正面図である。It is a front view of the electron gun apparatus for electron beam evaporation. 電子ビーム蒸着用電子銃装置の電源接続図である。It is a power supply connection diagram of the electron gun apparatus for electron beam evaporation.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す構成図である。図５〜図７と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、２３は入射角度の設定や各種コマンドを入力するための操作部、２１は該操作部２３と接続されるシステム全体の動作を制御する制御装置である。該制御装置２１としては、例えばパソコン等のコンピュータが用いられる。操作部２３としては、例えばキーボードやマウスが用いられる。２０は入射角番号とそれに付随する偏向コイル電流と走査コイル電流が記憶される記憶手段としてのメモリである。２５はこれらデータが記憶されるデータ記憶テーブルであり、メモリ２０内に設けられている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 5 to 7 are denoted by the same reference numerals. In the figure, reference numeral 23 denotes an operation unit for setting an incident angle and inputting various commands, and reference numeral 21 denotes a control device that controls the operation of the entire system connected to the operation unit 23. For example, a computer such as a personal computer is used as the control device 21. For example, a keyboard or a mouse is used as the operation unit 23. Reference numeral 20 denotes a memory serving as storage means for storing an incident angle number, a deflection coil current associated therewith, and a scanning coil current. A data storage table 25 stores these data, and is provided in the memory 20.

３０は蒸着室としての真空室である。該真空室３０において、１は電子を放出するフィラメント、２は電子に対して加速電圧を与えるアノード（引出電極）、３は電子ビーム８を１８０度〜２７０度回転させる偏向コイル、５は電子ビーム８をＸ，Ｙ２次元方向に走査する走査コイルである。６はるつぼ、７は該るつぼ６内に充填された蒸着材料である。該蒸着材料としては、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２等の粉体が用いられる。   Reference numeral 30 denotes a vacuum chamber as a vapor deposition chamber. In the vacuum chamber 30, 1 is a filament that emits electrons, 2 is an anode (extraction electrode) that applies an acceleration voltage to the electrons, 3 is a deflection coil that rotates the electron beam 8 by 180 to 270 degrees, and 5 is an electron beam. This is a scanning coil for scanning 8 in the X and Y two-dimensional directions. 6 is a crucible, and 7 is a vapor deposition material filled in the crucible 6. As the vapor deposition material, for example, powder such as SiO 2 or TiO 2 is used.

１２は走査コイル５に流す電流の制御を行なう走査コイル電源、１４は偏向コイル３に流す電流の制御を行なう偏向コイル電源である。これら電源１２，１４は制御装置２１と接続され、該制御装置２１の出力によりこれら電源１２，１４に制御信号が与えられ、それぞれのコイル５，３に流す電流を設定するようになっている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。   Reference numeral 12 denotes a scanning coil power source for controlling the current flowing through the scanning coil 5, and reference numeral 14 denotes a deflection coil power source for controlling the current flowing through the deflection coil 3. These power supplies 12 and 14 are connected to a control device 21, and a control signal is given to these power supplies 12 and 14 by the output of the control device 21 to set the currents to flow through the coils 5 and 3. The operation of the apparatus configured as described above will be described as follows.

フィラメント１から発生した電子ビーム８は、前述したように、偏向コイル３から発生した磁束により１８０〜２７０度曲げられる。その軌道は、偏向コイル３とヨーク４（図６参照）により形成された均一に近い磁場によりラーモア円を描く。この時、電子ビームがるつぼ６内の蒸着材料７の中心に来るためのラーモア円は、幾何学的な電子銃の構造から一様に定まる。   The electron beam 8 generated from the filament 1 is bent 180 to 270 degrees by the magnetic flux generated from the deflection coil 3 as described above. The trajectory draws a Larmor circle by a nearly uniform magnetic field formed by the deflection coil 3 and the yoke 4 (see FIG. 6). At this time, the Larmor circle for the electron beam to come to the center of the vapor deposition material 7 in the crucible 6 is uniformly determined from the structure of the geometric electron gun.

従って、この時の偏向コイル電流もある値に定まり、るつぼ６内の蒸着材料７への入射角度もラーモア円の形状から一様に定まる。図２にラーモア円による軌道の変化例を示す。ここで、磁場を強くしていくとラーモア円の半径は小さくなっていく。このように、偏向コイル３のラーモア円の半径によりるつぼ６の蒸着材料７内への電子ビーム入射角が変化するが、同時にその位置も変化する。この場合において、偏向コイル３と走査コイル５とを同時に制御する。   Accordingly, the deflection coil current at this time is also determined to be a certain value, and the incident angle to the vapor deposition material 7 in the crucible 6 is also determined uniformly from the shape of the Larmor circle. FIG. 2 shows an example of a change in trajectory due to the Larmor circle. Here, as the magnetic field is increased, the radius of the Larmor circle becomes smaller. As described above, the incident angle of the electron beam into the vapor deposition material 7 of the crucible 6 changes depending on the radius of the Larmor circle of the deflection coil 3, but at the same time, the position also changes. In this case, the deflection coil 3 and the scanning coil 5 are controlled simultaneously.

しかしながら、この位置は、走査コイル５の発生する磁場により蒸着材料７上の中心に持ってくることができる。走査コイル５による磁場は走査コイル５の近辺にしか発生せず、この磁場により走査コイル５近辺の電子ビーム軌道の位置と角度は変化するが、るつぼ６近辺では再び偏向コイル磁場によるラーモア円に戻る。従って、偏向コイル３の磁場と、走査コイル５の磁場の組合わせにより、るつぼ６上でのビーム入射位置は同じで、入射角度のみを変化させることができる。   However, this position can be brought to the center on the vapor deposition material 7 by the magnetic field generated by the scanning coil 5. The magnetic field generated by the scanning coil 5 is generated only in the vicinity of the scanning coil 5, and the position and angle of the electron beam trajectory in the vicinity of the scanning coil 5 are changed by this magnetic field. . Therefore, by combining the magnetic field of the deflection coil 3 and the magnetic field of the scanning coil 5, the beam incident position on the crucible 6 is the same, and only the incident angle can be changed.

従って、本発明によれば、入射角制御手段により、蒸着材料へ入射される電子ビーム入射角を制御することで、るつぼ内の蒸着材料の溶け具合の平均化を図ることができ、被蒸着基板に均一な膜を蒸着することができる。   Therefore, according to the present invention, by controlling the incident angle of the electron beam incident on the vapor deposition material by the incident angle control means, it is possible to average the degree of melting of the vapor deposition material in the crucible, and to the vapor deposition substrate. A uniform film can be deposited.

また、本発明によれば、電子ビーム軌道制御手段（制御装置２１）により偏向コイル電源１４と走査コイル電源１２に流す電流信号を制御することで、電子ビーム軌道を所定の軌道に乗せることが可能になる。   Further, according to the present invention, the electron beam trajectory can be placed on a predetermined trajectory by controlling the current signals to be supplied to the deflection coil power supply 14 and the scanning coil power supply 12 by the electron beam trajectory control means (control device 21). become.

また、偏向コイル磁場と走査コイル磁場の組合わせで蒸着材料７上での入射角を変化させ、るつぼ６内の蒸着材料７の溶け具合の平均化を図ることができる。
具体的には、データ記憶テーブル２５に予めるつぼ６内のビームの位置としては一定であるが、入射角度の異なる偏向コイル３と走査コイル５のそれぞれのコイル電流のペアを記憶させておく。 Further, the incident angle on the vapor deposition material 7 can be changed by a combination of the deflection coil magnetic field and the scanning coil magnetic field, and the melting degree of the vapor deposition material 7 in the crucible 6 can be averaged.
Specifically, the data storage table 25 stores in advance a pair of coil currents of the deflection coil 3 and the scanning coil 5 having different incident angles, although the position of the beam in the crucible 6 is constant.

図３はデータ記憶テーブル２５の構成例を示す図である。番号と蒸着材料と入射角と偏向コイル電流と走査コイル電流とが記憶されている。例えば、番号０１番の場合、材料はＳｉＯ２であり、入射角を４５度に設定する場合には、偏向コイル３に流す電流はＡ１アンペア、走査コイル５に流す電流はＢ１アンペアである。次に、入射角を６０度に設定する場合は、偏向コイル電流はＡ２アンペア、走査コイル電流はＢ２アンペアである。偏向コイル３と走査コイル５にこのような電流を同時に与えると、蒸着材料７への入射角をそれぞれ４５度，６０度に設定することができる。このような制御は、材料がＴｉＯ２の場合でも同様である。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the data storage table 25. The number, vapor deposition material, incident angle, deflection coil current, and scanning coil current are stored. For example, in the case of number 01, the material is SiO2, and when the incident angle is set to 45 degrees, the current passed through the deflection coil 3 is A1 amperes and the current passed through the scanning coil 5 is B1 amperes. Next, when the incident angle is set to 60 degrees, the deflection coil current is A2 amperes and the scanning coil current is B2 amperes. When such a current is simultaneously applied to the deflection coil 3 and the scanning coil 5, the incident angles to the vapor deposition material 7 can be set to 45 degrees and 60 degrees, respectively. Such control is the same even when the material is TiO 2.

但し、ＳｉＯ２の蒸着材料７へ入射角４５度で入射させる場合の、偏向コイル電流Ａ１アンペア、走査コイル電流Ｂ１アンペアと、ＴｉＯ２の蒸着材料７へ入射角４５度で入射させる場合の、偏向コイル電流Ａ３と走査コイル電流Ｂ３の値は、一般的には同じである。即ち、Ａ１＝Ａ３，Ｂ１＝Ｂ３である。   However, the deflection coil current A1 ampere, the scanning coil current B1 ampere when incident on the SiO2 vapor deposition material 7 at an incident angle of 45 degrees, and the deflection coil current when incident on the TiO2 vapor deposition material 7 at an incident angle of 45 degrees. The values of A3 and scanning coil current B3 are generally the same. That is, A1 = A3 and B1 = B3.

このような各蒸着材料７への電子ビーム８の入射角の設定は、オペレータが操作部２３から入射角を入力することにより行なう。例えば、オペレータが入射角４５度、蒸着材料ＳｉＯ２を入力すると、制御装置２１はデータ記憶テーブル２５を参照して、蒸着材料がＳｉＯ２、入射角が４５度の時の偏向コイル電流Ａ１アンペアと走査コイル電流Ｂ１アンペアを読み出して、それぞれの値を走査コイル電源１２と偏向コイル電源１４に与える。この結果、偏向コイル電源１４は偏向コイル３にＡ１アンペア、走査コイル５にＢ１アンペアを流す。この結果、入射角制御手段（制御装置２１）により、蒸着材料７へ入射される電子ビーム入射角４５を制御することで、るつぼ６内の蒸着材料７の溶け具合の平均化を図ることができ、被蒸着基板に均一な膜を蒸着することができる。   The setting of the incident angle of the electron beam 8 to each vapor deposition material 7 is performed when the operator inputs the incident angle from the operation unit 23. For example, when the operator inputs the incident angle of 45 degrees and the vapor deposition material SiO2, the control device 21 refers to the data storage table 25, and the deflection coil current A1 ampere and the scanning coil when the vapor deposition material is SiO2 and the incident angle is 45 degrees. The current B1 ampere is read and the respective values are supplied to the scanning coil power supply 12 and the deflection coil power supply 14. As a result, the deflection coil power supply 14 supplies A1 ampere to the deflection coil 3 and B1 ampere to the scanning coil 5. As a result, by controlling the electron beam incident angle 45 incident on the vapor deposition material 7 by the incident angle control means (control device 21), it is possible to average the melting degree of the vapor deposition material 7 in the crucible 6. A uniform film can be deposited on the deposition substrate.

このように、本発明によれば、蒸着材料の種類と、各蒸着材料の種類毎の電子ビーム入射角の設定値を記憶手段（データ記憶テーブル２５）に記憶させておき、蒸着材料７の種類が設定されたら、前記記憶手段２５に記憶されている電子ビーム入射角の設定値を読み出して、前記電子ビーム軌道制御手段（偏向コイル電源１４と偏向コイル３）と前記入射角制御手段（走査コイル電源１２と走査コイル５）により電子ビーム入射角の設定を行なうことにより、るつぼ６内の蒸着材料７の溶け具合の平均化を図ることができ、被蒸着基板に均一な膜を蒸着することができる。このような制御は、制御装置２１が行なう。   Thus, according to the present invention, the type of vapor deposition material and the set value of the electron beam incident angle for each type of vapor deposition material are stored in the storage means (data storage table 25), and the type of vapor deposition material 7 is stored. Is set, the setting value of the electron beam incident angle stored in the storage means 25 is read out, and the electron beam trajectory control means (deflection coil power supply 14 and deflection coil 3) and the incident angle control means (scanning coil) are read out. By setting the electron beam incident angle with the power source 12 and the scanning coil 5), the melting condition of the vapor deposition material 7 in the crucible 6 can be averaged, and a uniform film can be deposited on the vapor deposition substrate. it can. Such control is performed by the control device 21.

図４は本発明による膜形成の説明図である。４０は真空蒸着を行なうための基板としてのプラスチックである。４１はプラスチック４０の上に形成されたハードコートである。このハードコートの上にＳｉＯ２膜４３を形成する。次に、この膜の上にＴｉＯ２膜４４を形成する。さらにＴｉＯ２膜４４の上にＳｉＯ２膜４５を形成する。更に、ＳｉＯ２膜４５の上にＴｉＯ２膜４６を形成する。本発明によれば、このような多層の膜を均一に形成させることができる。   FIG. 4 is an explanatory view of film formation according to the present invention. Reference numeral 40 denotes a plastic as a substrate for performing vacuum deposition. Reference numeral 41 denotes a hard coat formed on the plastic 40. A SiO2 film 43 is formed on the hard coat. Next, a TiO 2 film 44 is formed on this film. Further, an SiO 2 film 45 is formed on the TiO 2 film 44. Further, a TiO 2 film 46 is formed on the SiO 2 film 45. According to the present invention, such a multilayer film can be formed uniformly.

以上詳細に説明したように、本発明によれば、偏向コイルと走査コイルの磁場を同時に制御することで、電子ビームの入射角を可変させ、蒸着材料に合った電子ビームの入射角度を設定でき、蒸着材料の溶け跡最適化が図れるようになった。また、電子ビーム入射角を制御させる機能と、予め入射角のパターンを記憶する機能を電源側に持たせることにより、外部信号により入射角パターンを呼び出し、蒸着材料に応じた電子ビーム入射角を簡単に設定することができるようになった。   As described above in detail, according to the present invention, the incident angle of the electron beam can be set by changing the incident angle of the electron beam by controlling the magnetic fields of the deflection coil and the scanning coil simultaneously. In addition, it has become possible to optimize the melting mark of the vapor deposition material. In addition, by providing the power supply side with a function to control the incident angle of the electron beam and a function to store the incident angle pattern in advance, the incident angle pattern is called by an external signal, and the incident angle of the electron beam according to the deposition material can be easily set. Can now be set.

１ フィラメント
２ アノード
３ 偏向コイル
５ 走査コイル
６ るつぼ
７ 蒸着材料
８ 電子ビーム
１２ 走査コイル電源
１４ 偏向コイル電源
２０ メモリ
２１ 制御装置
２３ 操作部
２５ データ記憶テーブル
３０ 真空室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filament 2 Anode 3 Deflection coil 5 Scan coil 6 Crucible 7 Vapor deposition material 8 Electron beam 12 Scan coil power supply 14 Deflection coil power supply 20 Memory 21 Controller 23 Operation part 25 Data storage table 30 Vacuum chamber

Claims (2)

電子ビーム軌道を偏向コイルにより形成される磁場によって所定角度曲げてるつぼ内の蒸着材料に照射すると共に走査コイルにより形成される磁場によって電子ビームを蒸着材料上で走査し、前記蒸着材料を溶融してその蒸着材料の蒸気を上部に配置された被蒸着基板に付着させて薄膜を形成させるように構成された電子ビーム蒸着用電子銃装置において、
前記走査コイルに直流電流を供給するための直流電源と、前記走査コイルに交流電流を供給するための交流電源と、前記偏向コイルに電流を供給するための偏向コイル電源と、
前記走査コイルの直流電流と前記偏向コイルの電流の組み合わせにより前記蒸着材料への電子ビーム入射角を制御する入射角制御手段と、
を設け、
前記入射角制御手段は、入射位置は一定で異なる電子ビーム入射角となる前記走査コイルの直流電流値と前記偏向コイルの電流値との組み合わせを記憶した記憶手段を備え、前記電子ビーム入射角が指定されると指定された入射角に対応した前記走査コイルの直流電流値と前記偏向コイルの電流値との組み合わせを前記記憶手段より読み出し、読み出した電流値が前記走査コイルと前記偏向コイルに供給されるように前記走査コイルの直流電源と前記偏向コイル電源を制御することを特徴とする電子ビーム蒸着用電子銃装置。 An electron beam trajectory is irradiated on the vapor deposition material in the crucible bent at a predetermined angle by the magnetic field formed by the deflection coil , and the electron beam is scanned on the vapor deposition material by the magnetic field formed by the scanning coil to melt the vapor deposition material. In an electron gun apparatus for electron beam evaporation configured to form a thin film by adhering vapor of the evaporation material to an evaporation target substrate disposed above,
A DC power source for supplying a DC current to the scanning coil, an AC power source for supplying an AC current to the scanning coil, a deflection coil power source for supplying a current to the deflection coil,
Incident angle control means for controlling an electron beam incident angle on the vapor deposition material by a combination of a direct current of the scanning coil and a current of the deflection coil ;
Provided,
The incident angle control means includes storage means for storing a combination of a direct current value of the scanning coil and a current value of the deflection coil, which has a constant incident position and different electron beam incident angles, and the electron beam incident angle is When specified, a combination of the DC current value of the scanning coil and the current value of the deflection coil corresponding to the specified incident angle is read from the storage means, and the read current value is supplied to the scanning coil and the deflection coil. An electron gun apparatus for electron beam evaporation characterized by controlling a DC power source of the scanning coil and the deflection coil power source . 蒸着材料の種類と、各蒸着材料の種類毎の電子ビーム入射角の設定値を記憶手段に記憶させておき、前記蒸着材料の種類が指定されると前記電子ビーム入射角の設定値を前記記憶手段より読み出し、読み出した前記電子ビーム入射角の設定値が前記入射角制御手段の電子ビーム入射角に指定されることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム蒸着用電子銃装置。 The type of vapor deposition material and the setting value of the electron beam incident angle for each type of vapor deposition material are stored in the storage means, and when the type of the vapor deposition material is designated, the setting value of the electron beam incident angle is stored in the storage unit. 2. The electron gun apparatus for electron beam evaporation according to claim 1 , wherein the electron beam incident angle read by the means is designated as the electron beam incident angle of the incident angle control means .
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