JP5159724B2 - 電子銃、電子銃を用いた真空処理装置 - Google Patents
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Description
電子銃は、フィラメント、カソード電極、アノード電極により形成される。
電子銃は真空槽内で用いられ、カソード電極は、フィラメントによって加熱され、カソード電極から電子が放出される。放出された電子は、ウェネルト電極により狭められ、アノード電極とカソード電極の電位差により引き出され加速し、アノード電極の開口から放出され、真空槽内へ照射される。
従来は、カソード電極とピンはタングステンであり、保持リングには、モリブデン、又はタングステンが用いられている。
保持リングがモリブデンの場合は、電子銃を用いて複数回、真空処理を行うと、カソード電極からの熱伝導や輻射により保持リングのピンと接触する部分が固着する現象が起きる。また、保持リングがタングステンの場合は、真空処理を複数回行い、高温と低温を繰り返すと、ピンと保持リングが熱膨張により変形し、ピンが保持リングから抜けなくなる現象が起こる。更に加熱を行うことで、カソード電極の位置ずれが起こる。
そのためカソード電極やピンと共に保持リングも消耗品として使用されている。
本発明は、上記固着を防ぐことで、高出力式電子銃、または高出力電子銃を搭載した装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、前記保持部材には保持側孔が三個以上設けられ、前記保持側孔の内周側面が前記保持側接触面にされ、前記保持側孔の前記ピンが前記保持側孔にそれぞれ嵌入されて前記カソード電極が前記保持部材に保持された電子銃である。
また、本発明は、前記保持部材は、炭素、又はタンタルカーバイトで構成された電子銃である。
また、本発明は、前記保持部材は、タンタルから成る芯材の少なくとも一部表面にタンタルカーバイト膜が形成され、前記タンタルカーバイト膜の表面が前記保持側接触面とされ、前記保持側接触面にはタンタルカーバイトが露出された電子銃である。
また、本発明は、前記ピンと前記カソード電極は、タングステンで形成された電子銃である。
また、本発明は、真空槽と真空ポンプと、上記いずれかの電子銃を有し、前記電子銃は、前記真空槽内部に電子を放出するように構成され、処理対象物の処理を前記真空槽内で行う真空処理装置である。
また、カソード電極温度の上昇に伴い、カソード電極からの電流放出量を増加させて高出力電子銃として使用することが可能となる。
真空処理装置50は真空槽25と電子銃10を有している。真空槽25には、真空ポンプ39が接続され、真空ポンプ39を動作させると真空槽25内を真空雰囲気にすることができる。
電子銃10は、真空槽25の側面に気密に挿通されている。
電子銃10の銃口は蒸着材料35に向けられている。
上記電子銃10を詳述する。図2は、電子銃の断面図である。
カソード部材31は、カソード電極1と、保持部材5とを有している。
カソード電極1は円柱状であり、その外周側面には、三個以上(ここでは四個)の電極側孔60が形成されている。
保持部材5はリング形状であり、そのリング形状の内周側面にも、電極側孔60と同数の保持側孔70が形成されている。
保持部材5の平面図を図4(a)に示し、保持部材5の拡大斜視図を図4(b)に示す。
保持部材5の内周は、カソード電極1の外周よりも大きく形成されており、保持部材5とカソード電極1は、同一平面内で、保持部材5の内周よりも内側にカソード電極1を配置できるように構成されている。
カソード部材31は、電極側孔60の個数、及び、保持側孔70の個数と同数の直線状のピン15を有しており、ピン15の端部の形状・太さは、電極側孔60や保持側孔70に嵌り込む大きさになっている。
筺体11の内部には、フィラメント2が配置されている。そのフィラメント2の側方には複数位置に、不図示の支持部が配置されている。
フィラメント2は、カソード電極1と、ピン15と、保持部材5と非接触にされており、電子加速電源22が短絡電流を流さないようにしている。
従って、ピン15は一端が炭素又はタンタルカーバイトのいずれかと接触しており、他端が電極側接触面に露出する材料に接触してカソード電極1が保持部材5に支持されていることになる。
カソード電極1の裏面には、その裏面から離間した下方位置にフィラメント2が配置されている。
フィラメント2には、加熱電源21が接続されている。加熱電源21は、フィラメント2に電流を流し、フィラメント2を所定の温度に発熱させるように構成されており、フィラメント2は、真空中で通電されると、カソード電極1を加熱すると共に、電子を放出する。
カソード電極1の表面には、その表面から離間した上方位置にアノード電極3が配置されている。
アノード電極3の他方の開口は、真空槽25の内部に向けられており、その開口を介して真空槽25の内部とアノード電極3の内部が接続されている。
アノード電極3は、筺体11に接続されており、接地電位となっている。
真空槽25には、不図示の搬入室と搬出室とが真空バルブを介して接続されている。
真空槽25と搬入室と搬出室は、真空ポンプにそれぞれ接続されており、真空槽25内部は真空槽25に接続された真空ポンプ39により真空排気され、真空雰囲気に置かれており、真空バルブを開閉し、真空槽25の真空雰囲気を維持したまま、搬入室を介して基板30を真空槽25内に搬入し、基板ホルダ29に保持させる。
ウェネルト電極4には、負電圧電源20が接続され、カソード電極1と等電圧が印加されている。
カソード電極1の形状は、円柱であり、表面の中央に外周が円形の窪みから成る凹部16が形成されている。凹部16の表面は凹レンズ状である。
凹部16から引き出された電子は、凹部16表面の形状により筒状のアノード電極3内部で収束するように構成されており、ウェネルト電極4に狭められた電子は、アノード電極3内で収束した後、アノード電極3内を進行し、アノード電極3の真空槽25側の開口から真空槽25内へ放出される。
また、タンタルから成る芯材の全表面にタンタルカーバイト膜を形成し、タンタルカーバイト膜の表面を保持側接触面として保持部材5を形成してもよい。
上述した保持側孔70と電極側孔60は、貫通孔でも有底孔でもよい。
この場合は、溝内周面が保持側接触面となり、炭素又はタンタルカーバイトを露出させることができる。
2……フィラメント
3……アノード電極
5……保持部材
10……電子銃
15……ピン
25……真空槽
31……カソード部材
32……発熱装置
35……蒸着材料
39……真空ポンプ
50……真空処理装置
Claims (6)
- リング状の保持部材と、電子を放出するカソード電極と、前記カソード電極を加熱する加熱装置と、前記保持部材と前記カソード電極を電気的に接続する三個以上のピンとを有し、前記カソード電極は、前記ピンを介して、前記保持部材に保持される電子銃であって、
前記保持部材の前記ピンと接触する保持側接触面には、炭素、又はタンタルカーバイトが露出された電子銃。 - 前記保持部材には保持側孔が三個以上設けられ、前記保持側孔の内周側面が前記保持側接触面にされ、前記保持側孔の前記ピンが前記保持側孔にそれぞれ嵌入されて前記カソード電極が前記保持部材に保持された請求項1記載の電子銃。
- 前記保持部材は、炭素、又はタンタルカーバイトで構成された請求項1又は2のいずれか1項記載の電子銃。
- 前記保持部材は、タンタルから成る芯材の少なくとも一部表面にタンタルカーバイト膜が形成され、前記タンタルカーバイト膜の表面が前記保持側接触面とされ、前記保持側接触面にはタンタルカーバイトが露出された請求項1又は2のいずれか1項記載の電子銃。
- 前記ピンと前記カソード電極は、タングステンで形成された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の電子銃。
- 真空槽と真空ポンプと、請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の電子銃を有し、
前記電子銃は、前記真空槽内部に電子を放出するように構成され、
処理対象物の処理を前記真空槽内で行う真空処理装置。
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