JP2011040292A - Electron gun, and vacuum treatment device using the electron gun - Google Patents

Electron gun, and vacuum treatment device using the electron gun Download PDF

Info

Publication number
JP2011040292A
JP2011040292A JP2009187182A JP2009187182A JP2011040292A JP 2011040292 A JP2011040292 A JP 2011040292A JP 2009187182 A JP2009187182 A JP 2009187182A JP 2009187182 A JP2009187182 A JP 2009187182A JP 2011040292 A JP2011040292 A JP 2011040292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode electrode
electron gun
cathode
column
side coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009187182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kageyama
貴志 影山
Yasumasa Suzuki
康正 鈴木
Toru Satake
徹 佐竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP2009187182A priority Critical patent/JP2011040292A/en
Publication of JP2011040292A publication Critical patent/JP2011040292A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron gun which does not cause displacement in horizontal direction of a cathode electrode. <P>SOLUTION: The electron gun 10 has a case 11. A cathode member 31, a heating device 32, and an anode electrode 3 are arranged in the case 11. The cathode member 31 is constructed of a cathode electrode 1 and a support column 55 which supports the cathode electrode 1. The support column 55 is located at the center of a heating filament 2<SB>1</SB>. When vacuum treatment is performed using the electron gun 10, and the filament support column 55 is heated to increase its temperature and thermally expanded, the support column 55 makes the cathode electrode 1 move in perpendicular direction but not move in horizontal direction. Thus, electrons do not shift in horizontal direction before reaching an irradiation object in the vacuum tank from the anode electrode 3, and are precisely irradiated on the irradiation object. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子銃のカソード電極を安定的に支持する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for stably supporting a cathode electrode of an electron gun.

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。カソード電極は、複数のピンを介して保持リングによって保持されている。
電子銃を真空槽内に配置し、フィラメントによってカソード電極を加熱しながら保持リングに電圧を印加するとカソード電極から電子が放出されるようになっている。
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。 The electron gun is formed by a filament, a cathode electrode, and an anode electrode. The cathode electrode is held by a holding ring via a plurality of pins.
When an electron gun is placed in a vacuum chamber and a voltage is applied to the holding ring while heating the cathode electrode with a filament, electrons are emitted from the cathode electrode.
Conventionally, the cathode electrode and the pin are tungsten, and molybdenum or tungsten is used for the holding ring.

電子銃を用いて複数回真空処理を行い、カソード電極からの熱伝導や輻射により、複数のピンのうちのいずれかのピンが保持リングと接触する部分に固着した場合に、ピンと保持リングの熱膨張によりピンが変形し、ピンが保持リングから抜けなくなる現象が起こる。更に加熱されると、各ピンと保持リングの水平方向の伸びが、ピンを変形させ、カソード電極の位置を水平方向や角度方向にずらしていた。   When the vacuum treatment is performed multiple times using an electron gun, and heat conduction or radiation from the cathode electrode causes any of the pins to adhere to the part that contacts the retaining ring, the heat of the pin and retaining ring A phenomenon occurs in which the pin is deformed by the expansion and the pin cannot be removed from the holding ring. When further heated, the horizontal extension of each pin and retaining ring deformed the pin, shifting the position of the cathode electrode in the horizontal and angular directions.

電子銃を用いて真空処理を行う場合に、カソード電極が水平方向や角度方向にずれると、電子がアノード電極から真空槽を通って照射対象物に到達する前に水平方向や角度方向のずれ量が拡大し、照射対象物に正確に照射されない。
下記文献には、タングステン製のカソード電極を有するピアス式電子銃が記載されている。 When vacuum processing is performed using an electron gun, if the cathode electrode is displaced in the horizontal or angular direction, the amount of displacement in the horizontal or angular direction before the electrons reach the irradiation object from the anode electrode through the vacuum chamber. Is enlarged and the irradiation object is not accurately irradiated.
The following document describes a piercing electron gun having a tungsten cathode electrode.

特開２００５−２６８１７７号公報JP 2005-268177 A

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、カソード電極の水平方向の位置ずれや角度方向のずれを起こさない電子銃を提供することである。   The present invention was created in order to solve the above-described disadvantages of the prior art, and an object thereof is to provide an electron gun that does not cause horizontal displacement or angular displacement of the cathode electrode.

上記課題を解決するために、本発明は、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を有する電子銃であって、前記カソード電極と電気的に接続する支柱を有し、前記カソード電極には、カソード側結合部が設けられ、前記支柱には、支柱側結合部が設けられ、前記カソード側結合部、又は前記支柱側結合部のいずれか一方が凸形状から成る凸部を有し、他方が凹形状から成る凹部を有し、前記カソード電極は、前記凸部と前記凹部とが嵌合して前記支柱に支持される電子銃である。
本発明は、前記凸部の外周面と、前記凹部の内周面にネジが設けられた電子銃である。
本発明は、前記カソード電極は、タングステン、又はタンタルで構成され、前記支柱は、タングステン、タンタル、又はモリブデンで構成された上記いずれかの電子銃である。
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。
本発明は、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を有する電子銃のカソード電極の保持方法であって、前記カソード電極には、カソード側結合部が設けられ、前記支柱には、支柱側結合部が設けられ、前記カソード側結合部、又は前記支柱側結合部のいずれか一方が凸形状から成る凸部を有し、他方が凹形状から成る凹部を有し、前記凸部と前記凹部とを嵌合させて前記支柱に前記カソード電極を保持させるカソード電極の保持方法である。
本発明は、前記凸部の外周面と、前記凹部の内周面にネジが設けられたカソード電極の保持方法である。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electron gun having a cathode electrode that emits electrons and a heating device that heats the cathode electrode, and includes a support column that is electrically connected to the cathode electrode. The cathode electrode is provided with a cathode side coupling portion, the column is provided with a column side coupling portion, and either the cathode side coupling portion or the column side coupling portion has a convex shape. The cathode is an electron gun that is supported by the support column by fitting the convex portion and the concave portion.
The present invention is an electron gun in which screws are provided on an outer peripheral surface of the convex portion and an inner peripheral surface of the concave portion.
The present invention is the electron gun according to any one of the above, wherein the cathode electrode is made of tungsten or tantalum, and the column is made of tungsten, tantalum, or molybdenum.
The present invention includes a vacuum chamber, a vacuum pump, and any one of the above-described electron guns, and the electron gun is configured to emit electrons into the vacuum chamber, and performs processing of an object to be processed in the vacuum chamber. It is a vacuum processing apparatus performed in.
The present invention is a method for holding a cathode electrode of an electron gun having a cathode electrode that emits electrons and a heating device that heats the cathode electrode, wherein the cathode electrode is provided with a cathode-side coupling portion, The strut is provided with a strut-side coupling portion, and either the cathode-side coupling portion or the strut-side coupling portion has a convex portion having a convex shape, and the other has a concave portion having a concave shape, It is a method for holding a cathode electrode in which the projection and the recess are fitted to hold the cathode electrode on the support column.
The present invention is a method for holding a cathode electrode in which a screw is provided on an outer peripheral surface of the convex portion and an inner peripheral surface of the concave portion.

本発明により、カソード電極が温度上昇しても、カソード電極の水平方向の位置ずれ及び角度方向のずれが起きない。   According to the present invention, even when the temperature of the cathode electrode rises, the horizontal displacement and angular displacement of the cathode electrode do not occur.

本発明の電子銃を用いる真空処理装置を説明するための図The figure for demonstrating the vacuum processing apparatus using the electron gun of this invention 本発明の電子銃の断面図Sectional view of the electron gun of the present invention 本発明の電子銃に用いられる一例の加熱用フィラメントとカソード部材の斜視図1 is a perspective view of an example heating filament and cathode member used in the electron gun of the present invention. 本発明の電子銃に用いられる他の例の加熱用フィラメントとカソード部材の斜視図The perspective view of the heating filament and cathode member of the other example used for the electron gun of this invention 本発明の電子銃に用いられる他の例の加熱用フィラメントとカソード部材の斜視図The perspective view of the heating filament and cathode member of the other example used for the electron gun of this invention 支柱によって支持されるカソード電極を説明するための図The figure for demonstrating the cathode electrode supported by a support | pillar 支柱側結合部とカソード側結合部の形状を説明するための図The figure for demonstrating the shape of a support | pillar side coupling | bond part and a cathode side coupling | bond part

図１の符号５０は本発明の真空処理装置である。
真空処理装置５０は真空槽２５と、本発明の電子銃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。
真空槽２５の底部には、蒸着材料３５が、るつぼ３６に入れられて配置され、真空槽２５の天井部には、基板３０を保持する基板ホルダー２９が配置されている。基板３０は、基板ホルダー２９に保持され、基板３０の表面と蒸着材料３５の表面が向かい合っている。真空槽２５と、るつぼ３６は、接地されている。 Reference numeral 50 in FIG. 1 is a vacuum processing apparatus of the present invention.
The vacuum processing apparatus 50 includes a vacuum chamber 25 and the electron gun 10 of the present invention. A vacuum pump 39 is connected to the vacuum chamber 25, and when the vacuum pump 39 is operated, the inside of the vacuum chamber 25 can be in a vacuum atmosphere.
A vapor deposition material 35 is placed in a crucible 36 at the bottom of the vacuum chamber 25, and a substrate holder 29 for holding the substrate 30 is disposed at the ceiling of the vacuum chamber 25. The substrate 30 is held by the substrate holder 29, and the surface of the substrate 30 and the surface of the vapor deposition material 35 face each other. The vacuum chamber 25 and the crucible 36 are grounded.

電子銃１０は、真空槽２５の側面に気密に挿通され、電子銃１０の開口が真空槽２５内に向けられている。
上記電子銃１０を詳述する。図２は、電子銃１０の断面図である。
電子銃１０は筺体１１を有しており、筺体１１の内部には、発熱装置３２と、カソード部材３１と、アノード電極３が配置されている。 The electron gun 10 is hermetically inserted into the side surface of the vacuum chamber 25, and the opening of the electron gun 10 is directed into the vacuum chamber 25.
The electron gun 10 will be described in detail. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electron gun 10.
The electron gun 10 has a housing 11, and a heating device 32, a cathode member 31, and an anode electrode 3 are disposed inside the housing 11.

発熱装置３２は、加熱用フィラメント２1と加熱用電源２１と電子加速電源２２を有している。加熱用フィラメント２1には、加熱用電源２１が接続されている。加熱用電源２１は、加熱用フィラメント２1に電流を流し、加熱用フィラメント２1を所定の温度に発熱させる。加熱用フィラメント２1は、真空状態で発熱すると電子を放出する。さらに加熱用フィラメント２1には、電子加速電源２２が接続されている。電子加速電源２２は、加熱用フィラメント２1の電圧がカソード電極１の電圧より低くなるようにカソード電極１と加熱用フィラメント２1の間に電圧を印加し、加熱用フィラメント２1から放出される電子をカソード電極１へ衝突させる。この電子のカソード電極１への衝突と、カソード電極１に流れる電流によってカソード電極１が加熱され、昇温する。ここでは、加熱用フィラメント２1には、カソード電極１の電圧より最大１．５ｋＶ低くなるように電圧が印加される。 Heating device 32 includes a heating filament 2 1 to the heating power source 21 and the electron accelerating power supply 22. The heating filament 2 1, heating power source 21 is connected. Heating power source 21, current flows to the heating filament 2 1, thereby heating the heating filament 2 1 to a predetermined temperature. The heating filament 2 1 emits electrons when heating in a vacuum. More heating filament 2 1, electron acceleration power supply 22 is connected. The electron acceleration power source 22 applies a voltage between the cathode electrode 1 and the heating filament 2 1 so that the voltage of the heating filament 2 1 is lower than the voltage of the cathode electrode 1, and is emitted from the heating filament 2 1. Electrons collide with the cathode electrode 1. The cathode electrode 1 is heated by the collision of the electrons with the cathode electrode 1 and the current flowing through the cathode electrode 1 to raise the temperature. Here, the heating filament 2 1, a voltage is applied so that the maximum 1.5kV becomes lower than the voltage of the cathode electrode 1.

図３の符号２1は、加熱用フィラメントの一例であり、加熱用フィラメント２1は、渦形状の第一、第二のフィラメント部材４１、４２が接続されて構成されている。第一、第二のフィラメント部材４１、４２と、その接続を説明すると、第一、第二のフィラメント部材４１、４２は、電流が流れると発熱する抵抗加熱線から形成され、第一、第二のフィラメント部材４１、４２を形成する二本の抵抗加熱線は、それぞれ両端部を有し、両方とも同じ方向に渦巻き状に巻かれている。第一、第二のフィラメント４１、４２は、それぞれ中心側の端部５１、５２と外側の端部５３、５４を有し、中心側の端部５１、５２同士が接続されている。加熱用フィラメント２1は、渦形状の第一のフィラメント部材４１の抵抗加熱線の間に渦形状の第二のフィラメント部材４２が入り込んで形成されており、第一、第二のフィラメント部材４１、４２の中心から放射方向に向かうとともに第一、第二のフィラメント部材４１、４２と交互に横断するようになっている。 Code 2 1 of FIG. 3 is an example of a heating filament, the heating filament 2 1, the first, second filament members 41 and 42 of the vortex shape is formed by connecting. The first and second filament members 41 and 42 and their connection will be described. The first and second filament members 41 and 42 are formed of resistance heating wires that generate heat when a current flows. The two resistance heating wires forming the filament members 41 and 42 each have both end portions, and both are wound spirally in the same direction. The first and second filaments 41 and 42 have center-side end portions 51 and 52 and outer end portions 53 and 54, respectively, and the center-side end portions 51 and 52 are connected to each other. The heating filament 2 1 is formed enters the second filament member 42 of the vortex shape during the resistance heating wire of the first filament member 41 of the vortex shape, the first and second filament member 41, It goes in the radial direction from the center of 42 and crosses the first and second filament members 41 and 42 alternately.

加熱用フィラメント２1の中心から一定半径の円内に抵抗加熱線は無く、その円の半径は後述する支柱５５の半径より大きく、一定半径の円内に支柱５５を挿入したときに抵抗加熱線と支柱５５が接触しないようになっている。 Resistance heating wire constant radius within a circle from the center of the heating filament 2 1 no greater than the radius of the strut 55 the radius of the circle to be described later, the resistance heating wire upon insertion of the post 55 in a circle of constant radius And the support 55 are not in contact with each other.

筺体１１の外部に配置された負電圧電源２０の出力端子と、入力端子には、それぞれ別々の導線４３、４４が接続されている。導線４３、４４は、筺体１１とは電気的に絶縁した状態で筺体１１の底面に気密に挿通され筺体１１内部に導入され、加熱用フィラメント２1の両端に接続されている。加熱用フィラメント２1は、筺体１１の底面の上方位置に筺体１１の底面から離間し、水平に配置されている。 Separate conductors 43 and 44 are connected to the output terminal and the input terminal of the negative voltage power supply 20 arranged outside the housing 11, respectively. Conductors 43 and 44, the housing 11 is introduced into the housing 11 is inserted airtightly to the bottom surface of the housing 11 in an electrically insulated state, and is connected to both ends of the heating filament 2 1. The heating filament 2 1, spaced from the bottom surface of the housing 11 to a position above the bottom surface of the housing 11, are arranged horizontally.

入力端子と出力端子には、加熱用電源２１が接続されており、加熱用電源２１を起動すると加熱用フィラメント２1の一端から他端へ電流が流れて加熱用フィラメント２1が発熱するように構成されている。加熱用フィラメント２1は、小面積内に密に抵抗加熱線が置かれており、熱を多量に放出することができる。 The input terminal and the output terminal, is connected to the heating power source 21, so heating the heating filament 2 1 a current flows to the power supply 21 starts from one end of the heating filament 2 1 to the other generates heat It is configured. The heating filament 2 1 is closely resistance heating wire is placed in a small area, it can be a large amount of discharged heat.

カソード部材３１は、支柱５５と、カソード電極１とを有している。支柱５５は、加熱用フィラメント２1の中心に挿入され、筺体１１の底面に例えば碍子７５を介して立てられており、支柱５５と筺体１１とは絶縁されている。支柱５５の側面は、加熱用フィラメント２1と接触せず、離間しており、加熱用フィラメント２1は、支柱５５と電気的に絶縁されている。 The cathode member 31 includes a column 55 and the cathode electrode 1. Strut 55 is inserted into the center of the heating filament 2 1, and erected through the bottom, for example, insulator 75 of the housing 11, are insulated from the posts 55 and the housing 11. Side of the strut 55 are not in contact with the heating filament 2 1, spaced apart, the heating filament 2 1 is electrically insulated from the pillar 55.

カソード電極１は円柱形状であり、円柱の底面には、カソード側結合部８１が設けられ、支柱５５の上端には、支柱側結合部８２が設けられ、カソード側結合部８１と支柱側結合部８２とが嵌合し、カソード電極１が支柱５５に支持されるようになっている。   The cathode electrode 1 has a cylindrical shape, and a cathode side coupling portion 81 is provided on the bottom surface of the column, and a column side coupling portion 82 is provided on the upper end of the column 55, and the cathode side coupling portion 81 and the column side coupling portion are provided. 82 is fitted, and the cathode electrode 1 is supported by the support column 55.

支柱側結合部８２とカソード側結合部８１のうち、いずれか一方が凹形状から成る凹部６１を有し、他方が凸形状から成る凸部６０を有している。凹部６１の内部に凸部６０を挿入したときに凹部６１と凸部６０の間に隙間は少なくなっており、凸部６０と凹部６１とが密着して嵌合し、カソード電極１が支柱５５から脱落しないようにされている。   One of the column side coupling portion 82 and the cathode side coupling portion 81 has a concave portion 61 having a concave shape, and the other has a convex portion 60 having a convex shape. When the convex portion 60 is inserted into the concave portion 61, the gap is reduced between the concave portion 61 and the convex portion 60, the convex portion 60 and the concave portion 61 are in close contact with each other, and the cathode electrode 1 is attached to the column 55. It is made not to fall off.

ここでは、凸部６０の外周面と、凹部６１の内周面にそれぞれネジ６２、６３が設けられており、カソード電極１の凹部６１の内部に支柱５５の凸部６０の先端を回転しながら挿入するとネジ６２、６３との嵌合が進み、凸部６０の先端が凹部６１の底面方向に進行すると凸部６０と、凹部６１とがネジ止め固定され、支柱５５によるカソード電極１の保持が確実となっている。   Here, screws 62 and 63 are provided on the outer peripheral surface of the convex portion 60 and the inner peripheral surface of the concave portion 61, respectively, and the tip of the convex portion 60 of the column 55 is rotated inside the concave portion 61 of the cathode electrode 1. When inserted, the fitting with the screws 62 and 63 proceeds, and when the tip of the convex portion 60 advances toward the bottom surface of the concave portion 61, the convex portion 60 and the concave portion 61 are fixed with screws, and the cathode electrode 1 is held by the column 55. It is certain.

図６に示すように、カソード電極１は、支柱５５の上に配置され、支柱５５によって下から支持されて、支柱５５から滑り落ちないようになっている。
ここでは、支柱側結合部８２が凸部６０を有し、カソード側結合部８１が凹部６１を有して、その凸部６０の外周面と凹部６１の内周面に、それぞれネジ６２、６３を設けたが、図７に示すように支柱側結合部８２に凹部６１を設け、カソード側結合部８１に凸部６０を設けて、その凸部６０の外周面と凹部６１の内周面にそれぞれネジ６２、６３を設けてもよい。 As shown in FIG. 6, the cathode electrode 1 is disposed on the support column 55, supported from below by the support column 55, and does not slide down from the support column 55.
Here, the column-side coupling portion 82 has the convex portion 60, the cathode-side coupling portion 81 has the concave portion 61, and screws 62, 63 are respectively formed on the outer peripheral surface of the convex portion 60 and the inner peripheral surface of the concave portion 61. However, as shown in FIG. 7, a recess 61 is provided in the column side coupling portion 82 and a projection 60 is provided in the cathode side coupling portion 81, and the outer peripheral surface of the projection 60 and the inner peripheral surface of the recess 61 are provided. Screws 62 and 63 may be provided respectively.

筺体１１の外部に配置された負電圧電源２０の出力端子には、導線４５が接続されており、導線４５は、筺体１１の底面から気密に筺体１１の内部に導入され、支柱５５の下端に接続されている。カソード電極１の材質は、タングステン、又はタンタルであり、支柱５５の材質は、タングステン、タンタル、又はモリブデンである。カソード電極１と支柱５５は導電性であり、支柱側結合部８２とカソード側結合部８１が接触して支柱５５とカソード電極１が電気的に接続されて、負電圧電源２０を起動し出力端子から電圧を出力すると支柱５５を介してカソード電極１に電圧が印加されるように構成されている。筺体１１の底面には、絶縁性の材質の部材が配置されており、筺体１１の底面に気密に挿通された導線４３〜４５同士と、導線４３〜４５と支柱５５それぞれを互いに電気的に絶縁している。   A lead wire 45 is connected to the output terminal of the negative voltage power supply 20 disposed outside the housing 11, and the lead wire 45 is airtightly introduced into the inside of the housing 11 from the bottom surface of the housing 11 and is connected to the lower end of the column 55. It is connected. The material of the cathode electrode 1 is tungsten or tantalum, and the material of the support column 55 is tungsten, tantalum, or molybdenum. The cathode electrode 1 and the column 55 are conductive, the column-side coupling part 82 and the cathode-side coupling unit 81 are in contact with each other, the column 55 and the cathode electrode 1 are electrically connected, and the negative voltage power source 20 is activated to output terminals. When a voltage is output from the cathode electrode 1, the voltage is applied to the cathode electrode 1 via the support 55. A member made of an insulating material is disposed on the bottom surface of the housing 11, and the conductive wires 43 to 45 that are hermetically inserted into the bottom surface of the housing 11 and the conductive wires 43 to 45 and the support column 55 are electrically insulated from each other. is doing.

カソード電極１のカソード側結合部８１が設けられた面と反対側の底面には、円形の窪みから成る凹面部１６が形成され、凹面部１６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は筒状であり、アノード電極３の一方の開口（カソード側開口１８）は、カソード電極１の凹面部１６に向けられている。
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、接地されている。 On the bottom surface of the cathode electrode 1 opposite to the surface on which the cathode-side coupling portion 81 is provided, a concave surface portion 16 formed of a circular depression is formed, and the anode electrode 3 is disposed at an upper position away from the concave surface portion 16. Yes.
The anode electrode 3 has a cylindrical shape, and one opening (cathode side opening 18) of the anode electrode 3 faces the concave surface portion 16 of the cathode electrode 1.
The other opening of the anode electrode 3 is directed to the inside of the vacuum chamber 25, and the inside of the vacuum chamber 25 and the inside of the anode electrode 3 are connected via the opening.
The anode electrode 3 is grounded.

図４の符号２2は、加熱用フィラメントの他の例であり、上述した抵抗加熱線を右巻き、又は左巻きで接触せず離間して渦巻き状に巻き回して加熱用フィラメント２2を構成している。
図５の符号２3は、加熱用フィラメントの他の例であり、上述した抵抗加熱線を両端を互いに離間させながら円形に近い形状に湾曲させて、加熱用フィラメント２3を構成している。
ここでは、支柱５５の数は一本であるが、二本以上の支柱を配置することもできる。 Reference numeral 2 2 in FIG. 4 is another example of the heating filament, and the heating filament 2 2 is configured by winding the above-mentioned resistance heating wire in a spiral shape without contacting with the right or left winding. ing.
Code 2 3 in FIG. 5 is another example of a heating filament, while each other by separating the ends of the resistance heating wire as described above by bending into a shape close to a circle, constitutes a heating filament 2 3.
Here, although the number of support | pillars 55 is one, two or more support | pillars can also be arrange | positioned.

上記電子銃１０を用いた蒸着のプロセスを詳述する。
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。 The vapor deposition process using the electron gun 10 will be described in detail.
A carry-in chamber and a carry-out chamber (not shown) are connected to the vacuum chamber 25 via a vacuum valve.
The vacuum chamber 25, the carry-in chamber, and the carry-out chamber are connected to a vacuum pump, and the inside of the vacuum chamber 25 is evacuated by a vacuum pump 39 connected to the vacuum chamber 25, and is placed in a vacuum atmosphere. The substrate 30 is loaded into the vacuum chamber 25 through the loading chamber while the vacuum atmosphere of the vacuum chamber 25 is maintained, and is held by the substrate holder 29.

加熱用電源２１を起動して加熱用フィラメント２1を加熱し、電子加速電源２２を起動し、加熱用フィラメント２1とカソード電極１に電圧を印加すると加熱用フィラメント２1からの電子がカソード電極１に衝突しカソード電極１を加熱（ここでは２８５０Ｋ）すると、カソード電極１から電子が放出される。負電圧電源２０を起動し、アノード電極３を接地電位として、カソード電極１に電圧を印加すると、アノード電極３とカソード電極１の電位差（ここでは４０ｋＶ）によって、放出された電子は、アノード電極３側へ加速される。 Start heating power source 21 to heat the heating filament 2 1 activates the electron accelerating power supply 22, the electron cathode electrode from the heating filament 2 1 and a voltage is applied to the heating filament 2 1 and the cathode electrode 1 When the cathode electrode 1 is heated (2850 K in this case) by colliding with 1, electrons are emitted from the cathode electrode 1. When the negative voltage power supply 20 is activated, and the anode electrode 3 is set to the ground potential and a voltage is applied to the cathode electrode 1, the emitted electrons are caused to flow into the anode electrode 3 due to the potential difference between the anode electrode 3 and the cathode electrode 1 (here, 40 kV). Accelerated to the side.

カソード電極１の上方には、リング状のウェネルト電極４が配置されている。ウェネルト電極４は、カソード電極１に接続され、カソード電極１と等電圧が印加されている。ウェネルト電極４は、カソード電極１の凹面部１６から引き出された電子を収束させている。   A ring-shaped Wehnelt electrode 4 is disposed above the cathode electrode 1. The Wehnelt electrode 4 is connected to the cathode electrode 1 and is applied with the same voltage as the cathode electrode 1. The Wehnelt electrode 4 converges electrons extracted from the concave surface portion 16 of the cathode electrode 1.

凹面部１６の表面はここでは凹レンズ状であり、凹面部１６から引き出された電子は、凹面部１６表面の形状により筒状のアノード電極３内部でビーム径を収束さ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。   Here, the surface of the concave surface portion 16 has a concave lens shape, and electrons extracted from the concave surface portion 16 are configured to converge the beam diameter inside the cylindrical anode electrode 3 according to the shape of the surface of the concave surface portion 16. The electrons narrowed in the Wehnelt electrode 4 converge in the anode electrode 3, travel in the anode electrode 3, and are discharged into the vacuum chamber 25 from the opening on the vacuum chamber 25 side of the anode electrode 3.

真空槽２５内へ放出された電子は、蒸着材料３５上に照射され、蒸着材料３５を加熱して蒸発させる。蒸発した蒸着材料３５の蒸気は、基板３０の表面に到達し、基板３０の表面に蒸着材料３５からなる薄膜が形成される。基板３０の表面に所定膜厚の薄膜が形成されたら、負電圧電源２０と加熱用電源２１の電源及び電子加速電源２２を切り、薄膜が形成された基板３０は、真空槽２５から搬出室を介して大気雰囲気中へ取出される。   The electrons emitted into the vacuum chamber 25 are irradiated onto the vapor deposition material 35, and the vapor deposition material 35 is heated and evaporated. The vapor of the evaporated vapor deposition material 35 reaches the surface of the substrate 30, and a thin film made of the vapor deposition material 35 is formed on the surface of the substrate 30. When a thin film having a predetermined film thickness is formed on the surface of the substrate 30, the negative voltage power source 20, the power source 21 for heating and the electron acceleration power source 22 are turned off. To the atmosphere.

カソード電極１の凹面部１６の中心は、カソード電極１の円柱の中心軸線上に位置している。凹面部１６の中心軸線は、ここではカソード電極１の円柱の中心軸線と一致しており、凹面部１６から放出される電子の焦点も円柱の中心軸線上に位置している。
カソード電極１は、カソード電極１の円柱の中心軸線と支柱５５の中心軸線が一致した状態で下から支柱５５に支持されている。従って、本発明の電子銃１０を用いて上記真空処理工程を行い、カソード電極１が加熱され熱膨張しても、凹面部１６の中心は移動せず、電子が放出される凹面部１６の焦点は移動しない。 The center of the concave portion 16 of the cathode electrode 1 is located on the central axis of the column of the cathode electrode 1. Here, the central axis of the concave portion 16 coincides with the central axis of the column of the cathode electrode 1, and the focal point of the electrons emitted from the concave portion 16 is also located on the central axis of the column.
The cathode electrode 1 is supported by the column 55 from below with the center axis of the column of the cathode electrode 1 and the center axis of the column 55 aligned. Therefore, even if the vacuum processing step is performed using the electron gun 10 of the present invention and the cathode electrode 1 is heated and thermally expanded, the center of the concave portion 16 does not move, and the focal point of the concave portion 16 from which electrons are emitted. Does not move.

カソード電極１は、従来の保持方法のようにピンによって水平方向から支持されておらず、カソード電極１の円柱の外周面に働く力がないので、外周面からの不均一に働く力によるカソード電極１の水平方向や角度方向の移動はない。
尚、支柱５５が加熱用フィラメント２1の輻射により熱膨張したとき、支柱５５は、上向きの力によりカソード電極１を鉛直方向には移動させるが、水平方向には移動させないから凹面部１６の焦点は水平方向や角度方向に移動しない。 The cathode electrode 1 is not supported from the horizontal direction by a pin as in the conventional holding method, and there is no force acting on the outer peripheral surface of the column of the cathode electrode 1, so the cathode electrode is caused by a non-uniformly acting force from the outer peripheral surface. There is no movement in the horizontal or angular direction.
Incidentally, when the strut 55 is thermally expanded by radiation of the heating filament 2 1, strut 55 is moved in the vertical direction of the cathode electrode 1 by an upward force, the focus of the concave portion 16 do not move in the horizontal direction Does not move horizontally or angularly.

従って、電子銃１０のカソード電極１が電子を放出すると、放出された電子は、アノード電極３から真空槽２５を通って蒸着材料３５に到達する前に水平方向にずれることはなく、又、角度方向のずれも生じないので電子は蒸着材料３５に正確に照射される。   Therefore, when the cathode electrode 1 of the electron gun 10 emits electrons, the emitted electrons do not shift in the horizontal direction before reaching the vapor deposition material 35 from the anode electrode 3 through the vacuum chamber 25, and the angle Since no displacement occurs, the electrons are accurately irradiated onto the vapor deposition material 35.

１……カソード電極
２1〜２3……加熱用フィラメント
３……アノード電極
１０……電子銃
２５……真空槽
３０……基板
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
５５……支柱
６１……凹部
６０……凸部
６２、６３……ネジ
８１……カソード側結合部
８２……支柱側結合部
1 ...... cathode electrode 2 1 to 2 3 ...... heating filament 3 ...... anode electrode 10 ...... electron gun 25 ...... vacuum chamber 30 ...... substrate 31 ...... cathode member 32 ...... heating device 35 ...... vapor deposition material 39 …… Vacuum pump 50 …… Vacuum processing device 55 …… Staff 61 ...... Recess 60 ...... Protrusion 62, 63 …… Screw 81 …… Cathode side coupling part 82 …… Straight side coupling part

Claims (6)

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を有する電子銃であって、
前記カソード電極と電気的に接続する支柱を有し、
前記カソード電極には、カソード側結合部が設けられ、前記支柱には、支柱側結合部が設けられ、前記カソード側結合部、又は前記支柱側結合部のいずれか一方が凸形状から成る凸部を有し、他方が凹形状から成る凹部を有し、
前記カソード電極は、前記凸部と前記凹部とが嵌合して前記支柱に支持される電子銃。 An electron gun having a cathode electrode that emits electrons and a heating device that heats the cathode electrode,
A support column electrically connected to the cathode electrode;
The cathode electrode is provided with a cathode side coupling portion, the column is provided with a column side coupling portion, and either the cathode side coupling portion or the column side coupling portion has a convex shape. And the other has a recess made of a concave shape,
The cathode electrode is an electron gun that is supported by the support column by fitting the convex portion and the concave portion. 前記凸部の外周面と、前記凹部の内周面にネジが設けられた請求項１記載の電子銃。   The electron gun according to claim 1, wherein screws are provided on an outer peripheral surface of the convex portion and an inner peripheral surface of the concave portion. 前記カソード電極は、タングステン、又はタンタルで構成され、前記支柱は、タングステン、タンタル、又はモリブデンで構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の電子銃。   The electron gun according to claim 1, wherein the cathode electrode is made of tungsten or tantalum, and the column is made of tungsten, tantalum, or molybdenum. 真空槽と真空ポンプと、請求項１乃至請求項３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。 A vacuum chamber, a vacuum pump, and the electron gun according to any one of claims 1 to 3,
The electron gun is configured to emit electrons into the vacuum chamber, and performs processing of an object to be processed in the vacuum chamber. 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を有する電子銃のカソード電極の保持方法であって、
前記カソード電極には、カソード側結合部が設けられ、前記支柱には、支柱側結合部が設けられ、前記カソード側結合部、又は前記支柱側結合部のいずれか一方が凸形状から成る凸部を有し、他方が凹形状から成る凹部を有し、
前記凸部と前記凹部とを嵌合させて前記支柱に前記カソード電極を保持させるカソード電極の保持方法。 A method for holding a cathode electrode of an electron gun comprising: a cathode electrode that emits electrons; and a heating device that heats the cathode electrode,
The cathode electrode is provided with a cathode side coupling portion, the column is provided with a column side coupling portion, and either the cathode side coupling portion or the column side coupling portion has a convex shape. And the other has a recess made of a concave shape,
A method for holding a cathode electrode, wherein the projection and the recess are fitted to hold the cathode electrode on the column. 前記凸部の外周面と、前記凹部の内周面にネジが設けられた請求項５記載のカソード電極の保持方法。   The cathode electrode holding method according to claim 5, wherein screws are provided on an outer peripheral surface of the convex portion and an inner peripheral surface of the concave portion.
JP2009187182A 2009-08-12 2009-08-12 Electron gun, and vacuum treatment device using the electron gun Pending JP2011040292A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009187182A JP2011040292A (en) 2009-08-12 2009-08-12 Electron gun, and vacuum treatment device using the electron gun

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009187182A JP2011040292A (en) 2009-08-12 2009-08-12 Electron gun, and vacuum treatment device using the electron gun

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011040292A true JP2011040292A (en) 2011-02-24

Family

ID=43767846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009187182A Pending JP2011040292A (en) 2009-08-12 2009-08-12 Electron gun, and vacuum treatment device using the electron gun

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011040292A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111489945A (en) * 2020-04-21 2020-08-04 安徽华东光电技术研究所有限公司 Structure and assembly method of electron gun for cyclotron

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5492167A (en) * 1977-12-29 1979-07-21 Mitsubishi Electric Corp Electron gun
JPS5512651A (en) * 1978-07-12 1980-01-29 Nippon Denshi Zairyo Kk Indirectly-heated cathode
JPS57118334A (en) * 1981-01-13 1982-07-23 Nec Corp Indirectly impregnated cathode
JPS6271155A (en) * 1985-09-24 1987-04-01 Nec Corp Cathode for electron beam device
JPH05325891A (en) * 1992-05-25 1993-12-10 Toshiba Lighting & Technol Corp High pressure discharge lamp
JPH0680244U (en) * 1993-04-27 1994-11-08 新日本無線株式会社 Cathode structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5492167A (en) * 1977-12-29 1979-07-21 Mitsubishi Electric Corp Electron gun
JPS5512651A (en) * 1978-07-12 1980-01-29 Nippon Denshi Zairyo Kk Indirectly-heated cathode
JPS57118334A (en) * 1981-01-13 1982-07-23 Nec Corp Indirectly impregnated cathode
JPS6271155A (en) * 1985-09-24 1987-04-01 Nec Corp Cathode for electron beam device
JPH05325891A (en) * 1992-05-25 1993-12-10 Toshiba Lighting & Technol Corp High pressure discharge lamp
JPH0680244U (en) * 1993-04-27 1994-11-08 新日本無線株式会社 Cathode structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111489945A (en) * 2020-04-21 2020-08-04 安徽华东光电技术研究所有限公司 Structure and assembly method of electron gun for cyclotron
CN111489945B (en) * 2020-04-21 2023-04-18 安徽华东光电技术研究所有限公司 Structure and assembly method of electron gun for cyclotron

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8300769B2 (en) Microminiature X-ray tube with triode structure using a nano emitter
KR101581313B1 (en) Target structure and x-ray generating apparatus
JP2995388B2 (en) Ion generator and method for use in ion implanter
JP6415388B2 (en) Plasma generator
US10181390B2 (en) X-ray tube including support for latitude supply wires
WO2015016019A1 (en) Target for x-ray generation and x-ray generation device
US8188645B2 (en) Hot cathode and ion source including the same
US10903037B2 (en) Charged particle beam device
KR20170022852A (en) X-ray source
JP5370967B2 (en) X-ray tube
JP2011040292A (en) Electron gun, and vacuum treatment device using the electron gun
CN111627786A (en) Miniature X-ray source and preparation method thereof
JP2009087633A (en) X-ray source, and method for manufacturing the same
KR100665881B1 (en) Carbon nanotube based electron beam emitting cathode module of x-ray tube
RU2314593C2 (en) Electron-beam gun for heating materials in vacuum
JP2007287501A (en) Transmitting x-ray tube
WO2020213109A1 (en) Electron source and charged particle beam device
TWI730553B (en) Electron gun, X-ray generating device and X-ray imaging device
JP4263861B2 (en) X-ray tube and manufacturing method thereof
US2956192A (en) Gettering electron gun
JP2013232308A (en) X-ray tube
KR102065348B1 (en) A x-ray generating module
US3244926A (en) Counter tube electrode structure
JPH02142050A (en) Hot cathode type ionization vacuum gauge
TWI544101B (en) Target for arc vaporization with spatial confinement of the spread of the spark

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20120425

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121116

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20121127

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Effective date: 20130125

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130125

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

A02 Decision of refusal

Effective date: 20140121

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02