電子ビーム蒸着用電子銃

電子ビーム蒸着用電子銃とは

電子ビーム蒸着法の概要

偏向型電子銃

真空蒸着装置に内蔵され、電子を発生させ電子ビームとして加速し偏向させる電子銃と、蒸発材料を入れるルツボ（ハース）部に分かれます。 電子銃はEガン，EBガン，E型電子銃とも呼ばれます。

下図に電子ビーム蒸着装置のイメージを示します。

電子ビーム蒸着法の特長

加熱源が電子の運動エネルギーであり、直接蒸発材料を加熱するため、効率が良い。
電子ビームの電力密度は大きく、高融点金属を始め、酸化物や化合物、昇華性物質など様々な材料の蒸発が可能。
電子ビームは、電界や磁界で精度良く制御できる。電子ビームをある一定範囲に高速にスキャンすることができ、蒸発材料に最適な電力密度でビーム照射ができる。
電子ビームは270度または180度偏向されて蒸発材料に照射される。
高真空下（10-2Pa～10-5Pa程度）で使用される。　　※注：超高真空タイプも有り
ルツボや蒸発源を複数用いる事により、１回のプロセスで多層膜の成膜が可能。

成膜方式比較と電子銃の構造

他の成膜方式との比較

スパッタ法やCVD法と比較して、成膜レートが高い。
１µm以上の厚膜作製も容易。
抵抗加熱法や誘導加熱法では蒸発させる事ができない（もしくは難しい）高融点金属や融点の 高い金属酸化物の蒸発が可能。
電子ビームにより瞬時に加熱や出力変更をすることができるため、抵抗加熱法や誘導加熱法で は難しい精密な膜厚制御が可能。
（膜厚コントローラにより所定の膜厚や蒸着レートを制御可能）
水冷銅ルツボ内の蒸発材料を電子ビームで直接加熱するため、蒸発材料はルツボ材質からの汚染の影響を受けない（不純物の混入や合金を作製しない）。※１
抵抗加熱法や誘導加熱法ではボートやルツボと溶着や反応を起こす場合がある。

• 電子ビーム法の場合も、水冷銅ルツボ内にハースライナーを使用する場合は、ライナー材質と溶着や反応を起こす場合があるので注意が必要。

電子銃構造

• フィラメントに通電して加熱し、熱電子を放出させます。

• フィラメントにはマイナスの高電圧（通常-4～-10kV）が印加されており、熱電子をアノード間との電圧差で加速します。

• 飛び出た電子を磁場（永久磁石または電磁石）で偏向させ、ルツボ内の蒸発材料に照射します。

• 必要に応じてスキャンコイルに電流を流してビームをスキャンさせ、照射エリアを拡大させます。

電子ビーム蒸着の利用分野

用途

1) 光学膜・酸化膜

屈折率の異なる金属酸化物を蒸着し積層することで、反射防止膜や、ある波長帯を透過または反射させるフィルター膜・ミラー膜など、様々な特性の光学薄膜を作製できます。

一例として、ガラス基板に赤外線カットフィルターを成膜したときの特性を示します。
可視光は透過させ、赤外線は反射させます。赤外線（熱線）を透過させないため、コールドフィルターとも呼ばれます。

酸化物薄膜としては、他にも保護膜や絶縁膜、透明導電膜等にも使用されています。

【最終製品例】
眼鏡，カメラ(デジタルカメラ・ビデオカメラ・携帯電話カメラ)，液晶プロジェクター，ブルーレイ/DVD/CD機器，半導体レーザー，光ファイバー，ガスバリアフィルム 等

2) 金属膜

パワーデバイスやLED素子などの電極や配線膜を形成するのに、低抵抗な金属材料を蒸着します。
他にも、装飾膜、電磁波シールド膜、硬質膜、反射ミラー等にも使用されています。

【最終製品例】
LED ，半導体レーザー，パワーデバイス，SAW フィルター，有機EL，無機EL，リチウムイオン電池，フィルムコンデンサ，PCや携帯電話等の筐体，時計・宝飾品，工具　等