JP6649812B2 - 帯電処理装置及び電子源ユニット - Google Patents

Description

本発明は、処理対象物を所望の電位に帯電させる帯電処理装置、及び、当該帯電処理装置に用いられる電子源ユニットに関する。

電子源ユニットとして、所定波長のエネルギー線を出射するエネルギー線源と、所定波長のエネルギー線の入射により光電子を外部に放出する光電子放出体と、を備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された電子源ユニットは、帯電処理装置に用いられており、光電子放出体から放出された光電子により、処理対象物を所望の電位に帯電させている。

特開平４−２１８９４１号公報

本発明者らは、調査研究の結果、次のような事実を新たに見出した。光電子放出体から放出された光電子により、処理対象物を所望の電位に帯電させる帯電処理装置では、処理対象物が電気絶縁物である場合、所望の電位に帯電させ得る効果が乏しい。特に、処理対象物が負の電位に帯電している電気絶縁物である場合、上記帯電処理装置では、帯電電荷を中和する、すなわち除電する効果は極めて低い。

本発明は、処理対象物を所望の電位に帯電させ得る効果が極めて高い帯電処理装置、及び、当該帯電処理装置を実現することが可能な電子源ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る電子源ユニットは、処理対象物を所望の電位に帯電させる帯電処理装置に用いられ、処理対象物が位置する処理空間に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起させる電子を発生させる電子源ユニットであって、電子を発生させる電子発生源と、電子発生源が収容される第一筐体と、第一筐体が接続されており、電子発生源から電子が放出される内部空間を有している第二筐体と、第二筐体の外側空間と第二筐体の内部空間とを仕切るように位置し、かつ、第二筐体の内部空間に放出される電子が第二筐体の外側空間に向けて通過し、所望の電位とされるメッシュ状の第一電極部と、を備え、第一筐体の延在方向と第二筐体の延在方向とが交差している。

本発明に係る電子源ユニットが用いられた帯電処理装置では、第一電極部の電位よりも小さい電位が電子発生源に供給されると、電子発生源と第一電極部との間には、電子発生源にて発生する電子を第一電極部に向けて加速させる加速電界が形成される。この加速電界により、電子発生源から第二筐体の内部空間に放出された電子は、第一電極部を通過し、第二筐体の外側空間に効率よく導出される。ところで、帯電処理装置において、第二筐体の外側空間は、処理対象物が位置する処理空間であり、荷電粒子形成用ガスが存在している。このため、第二筐体の外側空間、すなわち処理空間に導出された電子は、処理空間に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起し、正及び負の荷電粒子を生じさせる。

生じた正及び負の荷電粒子のうちいずれか一方の荷電粒子が、第一電極部及び第一電極部と電気的に接続される部位の電位（所望の電位）と処理対象物の電位とで形成される電界に応じて、処理対象物側に移動する。生じた正及び負の荷電粒子のうちいずれか他方の荷電粒子は、第一電極部及び上記部位側に移動する。処理対象物に移動してきた荷電粒子により、処理対象物は、所望の電位に帯電する。処理対象物が所望の電位に帯電すると、第一電極部及び上記部位と処理対象物との間に電界が形成されず、荷電粒子は移動しなくなる。したがって、処理対象物は、確実に所望の電位に帯電する。

これらの結果、電子源ユニットが用いられた帯電処理装置では、処理対象物を所望の電位に帯電させ得る効果が極めて高い。所望の電位に帯電させるとは、正又は負の電位に帯電させることだけでなく、正又は負の電位の帯電を中和する、いわゆる除電することも含む。

第一電極部まで移動した他方の荷電粒子の一部は、第一電極部を通過し、電子発生源に到達することがある。電子発生源に到達する荷電粒子は、電子発生源に衝突し、電子発生源を劣化させるおそれがある。これに対し、本発明では、第一筐体の延在方向と第二筐体の延在方向とが交差しているので、荷電粒子が第一電極部を通過する場合でも、第一電極部を通過した荷電粒子は、電子発生源に到達し難い。したがって、本発明に係る電子源ユニットでは、電子発生源の劣化が抑制される。

第二筐体は、第二筐体の延在方向での一端に、第二筐体の外側空間と連通する開口部を含んでいてもよく、第一電極部は、開口部を覆うように第二筐体に配置されていてもよい。この場合、第二筐体の外側空間と第二筐体の内部空間とを仕切るように位置する電極部が、確実かつ容易に配置される。

電子源ユニットは、第一筐体の内部空間と第二筐体の内部空間とを仕切るように位置し、かつ、電子発生源から放出される電子が第二筐体の内部空間に向けて通過し、電子発生源の電位より高い電位とされるメッシュ状の第二電極部を更に備えていてもよい。この場合、電子発生源にて発生した電子が、第二筐体の内部空間に効率よく導かれる。

電子源ユニットは、電子発生源と対向するように第二筐体の内部空間に配置され、かつ、電子発生源から第二筐体の内部空間に放出される電子を第一電極部に偏向させる偏向電極部を更に備えていてもよい。この場合、電子発生源から第二筐体の内部空間に放出された電子が第一電極部に向けて効率よく移動する。

偏向電極部は、電子発生源と第一電極部とに対向する傾斜面を有していてもよい。電子発生源から第二筐体の内部空間に放出された電子が第一電極部に向けて効率よく移動し得る偏向電極部の構成が簡易に実現される。

偏向電極部には、電子発生源と第一電極部とに対向する開口を有する凹部が設けられていてもよい。この場合、電子発生源から第二筐体の内部空間に放出された電子が第一電極部に向けてより一層効率よく移動する。

偏向電極部は、パイプ状の胴部を有していてもよい。この場合、電子発生源から第二筐体の内部空間に放出された電子が第一電極部に向けてより一層効率よく移動し得る偏向電極部の構成が簡易に実現される。

偏向電極部は、電子発生源と第一電極部とに対向する端に、互いに対向している一対の突出片を有していてもよい。この場合、電子発生源から第二筐体の内部空間に放出された電子が第一電極部に向けてより一層効率よく移動する。

電子源ユニットは、電子発生源と偏向電極部との間に配置され、かつ、第二筐体の内部空間に放出される電子が通過する開口部を有するアパーチャ電極部を更に備えていてもよい。この場合、電子発生源にて発生した電子が、第二筐体の内部空間に効率よく導かれる。

電子発生源は、熱電子を放出するカソードを有していてもよい。この場合、出力の高い電子発生源が容易に実現される。カソードから電子放出材料が飛散する場合でも、第一筐体の延在方向と第二筐体の延在方向とが交差しているので、飛散した電子放出材料は、第一電極部に向かい難い。

カソードは、イリジウムを含む材料からなる基材部と、基材部の表面を覆う、イットリウム酸化物を含む材料からなる被覆部と、を有していてもよい。この場合、出力が高く、かつ、安定性の高い電子発生源が容易に実現される。

カソードは、各ターンが離間するように巻回されているコイル部を有していてもよい。この場合、加速電界が各ターンに確実かつ適切に作用するため、放出された熱電子が加速電界により効率よく導かれる。

電子発生源は、カソードを囲むようにカソードと第一筐体との間に配置されている第三電極部を更に有していてもよく、第三電極部は、カソードの電位以下の電位とされてもよい。この場合、第三電極部により、加速電界が電子発生源近傍まで効率よく形成される。

電子発生源は、カソード及び第三電極部が収容される容器と、導電性を有し、かつ、カソードの両端に接続されている一対の電極ピンと、一対の電極ピンが固定されているベース部と、を更に有していてもよく、第三電極部は、ベース部に接続されていてもよい。この場合、加速電界が電子発生源近傍まで効率よく形成され得る電子発生源の構成が簡易に実現される。

ベース部は、導電性を有していてもよく、一方の電極ピンは、ベース部と電気的に接続されていると共に、他方の電極ピンは、ベース部と電気的に絶縁されていてもよく、第三電極部は、ベース部と電気的に接続されていてもよい。この場合、加速電界が電子発生源近傍まで効率よく形成され得る電子発生源の構成が簡易に実現される。

ベース部は、電気絶縁性を有していてもよく、第三電極部は、一方の電極ピンと電気的に接続されていてもよい。この場合、加速電界が電子発生源近傍まで効率よく形成され得る電子発生源の構成が高精度で実現される。

電子発生源は、所定波長のエネルギー線を出射するエネルギー線源と、所定波長のエネルギー線の入射により光電子を放出する光電子放出体と、を有していてもよい。この場合、第一及び第二筐体内の雰囲気に対して安定度の高い電子発生源を実現することができる。

電子源ユニットは、複数の電子発生源を備えていてもよく、複数の電子発生源は、第二筐体の延在方向から見て、放射状に配置されていてもよく、偏向電極部と第二筐体とは、偏向電極部が対向する電子発生源が替わるように、相対的に回転自在であってもよい。この場合、電子源ユニットの長寿命化が図られる。

電子源ユニットは、第二筐体における第一筐体と対向する位置に接続されており、第二筐体の内部空間と連通している内部空間を有している第三筐体を更に備えていてもよい。本形態では、電子発生源自体の昇華又は第一電極部を通過した荷電粒子の電子発生源への衝突によって電子発生源の構成物質（たとえば、電子放出材料など）が飛散する場合でも、飛散した構成物質が第三筐体に向かい、第三筐体でトラップされる。したがって、飛散した構成物質は、第一電極部に向かい難い。

電子源ユニットは、第二筐体に熱的に接続され、第二筐体の熱を放散する放熱器を更に備えていてもよい。この場合、電子発生源自体の昇華又は第一電極部を通過した荷電粒子の電子発生源への衝突によって電子発生源の構成物質（たとえば、電子放出材料など）が飛散する場合でも、飛散した構成物質が第二筐体でトラップされ、トラップされた構成物質の再飛散が抑制される。

本発明に係る帯電処理装置は、上記電子源ユニットと、第二筐体の外側空間を処理空間として画成し、かつ、荷電粒子形成用ガスを含む所定の圧力雰囲気下で処理対象物を包囲する処理部と、を備えている。

本発明に係る帯電処理装置では、上述したように、処理対象物を所望の電位に帯電させ得る効果が極めて高い。

本発明によれば、処理対象物を所望の電位に帯電させ得る効果が極めて高い帯電処理装置、及び、当該帯電処理装置を実現することが可能な電子源ユニットを提供することができる。

一実施形態に係る帯電処理装置を示す斜視図である。 電子源ユニットを示す斜視図である。 電子源ユニットを示す断面構成図である。 図３におけるIV−IV線に沿った断面構成図である。 偏向電極部及びアパーチャ電極部を示す斜視図である。 処理室部の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る帯電処理装置での帯電処理を説明するための図である。 本実施形態に係る帯電処理装置での帯電処理を説明するための図である。 本実施形態に係る帯電処理装置での帯電処理を説明するための図である。 本実施形態に係る帯電処理装置での帯電処理を説明するための図である。 偏向電極部の変形例を示す図である。 偏向電極部の変形例を示す図である。 偏向電極部の変形例を示す図である。 偏向電極部の変形例を示す図である。 偏向電極部の変形例を示す図である。 偏向電極部の変形例を示す図である。 実施例１における電子の移動のシミュレーション結果を示す図である。 実施例２における電子の移動のシミュレーション結果を示す図である。 実施例３における電子の移動のシミュレーション結果を示す図である。 実施例４における電子の移動のシミュレーション結果を示す図である。 実施例５における電子の移動のシミュレーション結果を示す図である。 電子発生源の変形例を示す断面構成図である。 電子発生源の変形例を示す断面構成図である。 電子源ユニットの変形例を示す斜視図である。 電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。 電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。 電子源ユニットの変形例を示す斜視図である。 電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。 図２８におけるXXIX−XXIX線に沿った断面構成図である。 電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。 帯電処理装置の適用例を説明するための図である。 帯電処理装置の適用例を説明するための図である。 帯電処理装置の適用例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１〜図６を参照して、本実施形態に係る帯電処理装置Ｃ１を説明する。図１は、本実施形態に係る帯電処理装置を示す斜視図である。図２は、電子源ユニットを示す斜視図である。図３は、電子源ユニットを示す断面構成図である。図４は、図３におけるIV−IV線に沿った断面構成図である。図５は、偏向電極部及びアパーチャ電極部を示す斜視図である。図６は、処理室部の一例を示す斜視図である。

帯電処理装置Ｃ１は、図１に示されるように、処理部１と電子源ユニット３とを備えている。帯電処理装置Ｃ１は、処理対象物ＰＯを所望の電位に帯電させる装置である。たとえば、帯電処理装置Ｃ１は、帯電していない処理対象物ＰＯを正又は負の電位に帯電させることが可能である。帯電処理装置Ｃ１は、たとえば、正又は負の電位に帯電している処理対象物ＰＯを除電すること又は所望の電位に変えることも可能である。

処理部１は、処理筐体２、処理室部２０、給気部２１、及び排気部２３を有している。処理筐体２は、処理筐体２の内部空間（処理空間）を気密状態で画成可能に構成されている。処理室部２０は、処理筐体２内に配置されており、内部に処理筐体２の内部雰囲気と連通する処理空間が形成される。そのため、処理室部２０は、メッシュ又は開口などで構成された、処理筐体２との連通部を有する。処理筐体２及び処理室部２０は、たとえば、直方体形状を呈する導電性金属材料（たとえば、ステンレス鋼又はアルミニウムなど）からなる。

処理筐体２及び処理室部２０は、処理室部２０内に処理対象物ＰＯを導入するための導入開口（図示せず）を有している。導入開口を介して処理室部２０内に導入された処理対象物ＰＯは、処理室部２０内に置かれる。これにより、処理室部２０（処理部１）は、処理対象物ＰＯを包囲する。処理対象物ＰＯは、保持部材（不図示）によって、その位置が規定される。処理対象物ＰＯを包囲する処理室部２０は、所望の電位とされ、処理対象物ＰＯは、処理室部２０と電気的に絶縁された状態で、処理室部２０内に置かれる。処理筐体２及び処理室部２０の導入開口は、少なくとも帯電処理時には閉塞されてもよい。処理室部２０の導入開口は、処理室部２０と同電位の部材で閉塞されてもよい。処理筐体２は、絶縁性材料からなっていてもよい。

処理室部２０は、処理筐体２が設置される部位（以下、「設置部位」と称する）と電気的に絶縁されている。処理室部２０は、必ずしも、設置部位と電気的に絶縁されている必要はない。たとえば、帯電処理装置Ｃ１が除電処理装置のみとして用いられる場合であって、処理筐体２及び設置部位がグラウンド電位（接地電位）とされているときには、処理室部２０は、処理筐体２及び設置部位と電気的に接続されていてもよい。

電子源ユニット３は、図２〜図４にも示されているように、電子を発生させる電子発生源５と、筐体Ｈと、電極部１１（第一電極部）と、を有している。電子発生源５は、熱電子を放出するカソード６を有している。カソード６は、加熱されることにより熱電子を放出する。カソード６は、フィラメントなどの直熱型電極である。カソード６は、ヒータの加熱により熱電子を放出する傍熱型電極であってもよい。カソード６は、熱電子を放出する熱電子源に限らず、冷陰極などの電界放出型電子源や弾導電子源といったその他の電子源であってもよい。

カソード６は、イリジウムを含む材料からなる導電性部材６ａ（基材部）と、導電性部材６ａの表面を覆う、イットリウム酸化物を含む材料からなるコーティング層６ｂ（被覆部）と、を含んでいる。イリジウムは、化学的に安定しており、酸素ガスなどと反応し難い。イットリウム酸化物は、仕事関数が低く、低温で熱電子を放出する。イットリウム酸化物は、電子放出材料である。カソード６は、コイル部７を有している。コイル部７では、各ターンが離間するように、導電性部材６ａが巻回されている。

電子発生源５は、カソード６から放出された熱電子の運動を制御するための電極部８と、カソード６に電流を供給するための一対の電極ピン９と、カソード６及び電極部８（第三電極部）が収容される容器１０と、を有している。電極部８は、カソード６を囲むように、カソード６と後述する第一筐体Ｈ１（胴部Ｈ１ａ）との間に配置されている。電極部８の断面形状は円形であり、電極部８は円筒形状を呈している。電極部８の断面形状は、円形に限られず、カソード６の大きさ又は形状に合わせて、楕円形又は多角形であってもよい。

カソード６の両端部は、互いに異なる電極ピン９にそれぞれ電気的に接続されている。電極部８は、一方の電極ピン９に電気的に接続されている。一対の電極ピン９は、電子発生源５（カソード６）に電位を供給する給電部として機能する。電極部８には、別の給電経路が設けられていてもよい。電極部８に別の給電経路が設けられている場合、当該給電経路を通して、カソード６とは別の電位を電極部８に供給してもよい。電極部８は、カソード６以下の電位とされる。

カソード６は、容器１０内に位置している。容器１０は、バルブ部１０ａと、ステム部１０ｂとを有している。容器１０（バルブ部１０ａ）は、一端が開口している。一対の電極ピン９は、ステム部１０ｂに絶縁固定されている。容器１０は、たとえば、ガラスからなる。バルブ部１０ａとステム部１０ｂとは、一体に構成されていてもよく、また、別体に構成されていてもよい。

筐体Ｈは、電子発生源５が収容される第一筐体Ｈ１と、第一筐体Ｈ１が接続されている第二筐体Ｈ２と、を有している。第一筐体Ｈ１及び第二筐体Ｈ２は、導電性金属材料（たとえば、ステンレス鋼又はアルミニウムなど）からなる。第一筐体Ｈ１と第二筐体Ｈ２とは、電気的に接続されている。第一筐体Ｈ１と第二筐体Ｈ２とは、一体に構成されていてもよく、また、別体に構成されていてもよい。第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とは、交差している。本実施形態では、第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とは、直交している。第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とは、直交以外の角度で交差していてもよい。

第一筐体Ｈ１は、電子発生源５の外側に位置する胴部Ｈ１ａと、開口部Ｈ１ｂと、を含んでいる。胴部Ｈ１ａの断面形状は円形であり、胴部Ｈ１ａは円筒形状を呈している。胴部Ｈ１ａの断面形状は、円形に限られず、楕円形又は多角形であってもよい。開口部Ｈ１ｂは、胴部Ｈ１ａの一端に位置している。本実施形態では、第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１は、胴部Ｈ１ａの中心軸方向に沿っている。

電子発生源５は、第一筐体Ｈ１の内部空間（胴部Ｈ１ａの内側空間）に配置されている。容器１０（バルブ部１０ａ）は、胴部Ｈ１ａに挿通されている。容器１０は、ＯリングＲ１を介して、胴部Ｈ１ａに気密に支持されている。電子発生源５（容器１０）は、第一筐体Ｈ１に着脱自在に配置されている。本実施形態では、電子発生源５は、コイル部７の軸線方向が第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とに直交する方向Ｄ３に沿うように配置されている。

第二筐体Ｈ２は、胴部Ｈ２ａと、開口部Ｈ２ｂと、を含んでいる。胴部Ｈ２ａの断面形状は円形であり、胴部Ｈ２ａは円筒形状を呈している。胴部Ｈ２ａの断面形状は、円形に限られず、楕円形又は多角形であってもよい。開口部Ｈ２ｂは、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２での胴部Ｈ２ａの一端に位置している。開口部Ｈ２ｂは、第二筐体Ｈ２の外側空間（処理筐体２内の処理空間）と連通している。本実施形態では、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２は、胴部Ｈ２ａの中心軸方向に沿っている。

第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２での胴部Ｈ２ａの他端には、フランジＦ１が設けられている。フランジＦ１には、フランジＦ２が着脱自在に配置されている。フランジＦ１とフランジＦ２との間には、ＯリングＲ２が配置されており、ＯリングＲ２によりフランジＦ１とフランジＦ２との間の気密状態が保たれている。

第一筐体Ｈ１は、胴部Ｈ２ａに接続されている。第一筐体Ｈ１は、胴部Ｈ２ａに形成されている開口に挿通されている状態で、胴部Ｈ２ａに固定されている。第一筐体Ｈ１の内部空間（胴部Ｈ１ａの内側空間）と第二筐体Ｈ２の内部空間（胴部Ｈ２ａの内側空間）とは、連通している。したがって、第二筐体Ｈ２の内部空間には、電子発生源５（カソード６）から電子（熱電子）が放出される。

電子源ユニット３は、電極部１３（第二電極部）を備えている。電極部１３は、開口部Ｈ１ｂを覆うように、第一筐体Ｈ１に設けられている。すなわち、電極部１３は、バルブ部１０ａの開口を覆うように、バルブ部１０ａの一端に配置されている。電極部１３は、第一筐体Ｈ１の内部空間（胴部Ｈ１ａの内側空間）と第二筐体Ｈ２の内部空間（胴部Ｈ２ａの内側空間）とを仕切るように位置している。すなわち、電極部１３は、電子発生源５（カソード６）が位置する空間と第二筐体Ｈ２の内部空間とを仕切るように位置している。電極部１３の形状は、胴部Ｈ１ａの形状に対応している。本実施形態では、電極部１３は、平面視で、円形状を呈している。

電極部１３は、第一筐体Ｈ１と電気的に接続されている。電極部１３は、第一筐体Ｈ１とは絶縁され、かつ、所望の電位が供給されるように、たとえば絶縁部材を介して第一筐体Ｈ１に配置されると共に、電極部１３への給電経路が設けられていてもよい。この場合、電極部１３には、第一筐体Ｈ１と異なる電位が供給されていてもよい。電極部１３は、たとえば、ステンレス鋼からなる。電極部１３のメッシュの大きさは、熱電子の通過率が高く、かつ、第一筐体Ｈ１と第二筐体Ｈ２との間で電界の染み出しが極めて少ない大きさに設定される。

電極部１３は、メッシュ状の導電性部材である。メッシュとは、網状に限らず、格子状、多孔状、又は多段櫛刃状などの、所定の領域を複数の領域に二次元的に分割する構造である。メッシュ状の導電性部材が電極部１３として用いられる場合、メッシュ状の導電性部材は、電子の透過と電界の形成を可能とする。電極部１３はメッシュ状であるので、カソード６にて発生する電子が第二筐体Ｈ２の内部空間に向けて通過する。

電極部１３は、カソード６の電位より高い電位とされる。このため、電子発生源５（容器１０）内には、カソード６及び電極部８に供給される電位によって、カソード６にて発生した熱電子を電極部１３に向けて加速させる加速電界が形成される。カソード６から放出された熱電子は、開口部Ｈ１ｂを通して、第一筐体Ｈ１から導出される。加速電界を形成する電位差は、第二筐体Ｈ２内に導入された熱電子が、電極部１３と後述する偏向電極部１５及びアパーチャ電極部１９との間に形成される減速電界で十分に減速された後に、後述する偏向電極部１５と電極部１１との間に形成される加速電界に到達するような大きさに設定される。加速電界を形成する電位差は、たとえば、１０〜１０００Ｖの範囲内とされ、５０〜５００Ｖの範囲内であることが好ましい。

電子源ユニット３は、処理筐体２に気密に着脱自在に装着される真空フランジＶＦを有している。真空フランジＶＦは、胴部Ｈ２ａの一端に固定されている。電子源ユニット３は、真空フランジＶＦが処理筐体２に装着されることにより、処理筐体２に設けられている。処理筐体２における電子源ユニット３が設けられる位置には、開口部２ａが形成されている。すなわち、電子源ユニット３（筐体Ｈ）内の空間は、開口部２ａを通して、処理筐体２内の空間と連通している。真空フランジＶＦは、導電性金属材料（たとえば、ステンレス鋼又はアルミニウムなど）からなる。開口部２ａの形状は、第二筐体Ｈ２（胴部Ｈ２ａ）の形状に対応して、円形状である。

電子源ユニット３が、溶接などにより処理筐体２と一体に設けられている場合、又は、処理筐体２（処理部１）内に配置される場合は、真空フランジＶＦは必ずしも必要ではない。真空フランジＶＦは、胴部Ｈ２ａと一体に構成されていてもよく、胴部Ｈ２ａと別体に構成されていてもよい。

電極部１１は、図２に示されるように、メッシュ状の導電性部材である。メッシュとは、上述したように、網状に限らず、格子状、多孔状、又は多段櫛刃状などの、所定の領域を複数の領域に二次元的に分割する構造である。メッシュ状の導電性部材が電極部１１として用いられる場合も、メッシュ状の導電性部材は、電子の透過と電界の形成を可能とする。

電極部１１は、開口部Ｈ２ｂを覆うように第二筐体Ｈ２に配置されている。電極部１１の形状は、開口部Ｈ２ｂの形状に対応している。本実施形態では、電極部１１は、平面視で、円形状を呈している。電極部１１は、筐体Ｈ（第二筐体Ｈ２）の外側空間と第二筐体Ｈ２の内部空間とを仕切るように位置する。すなわち、電極部１１は、電子源ユニット３と処理筐体２（処理空間）とを仕切るように電子源ユニット３と処理筐体２との間に位置する。電極部１１はメッシュ状であることから、第二筐体Ｈ２に導入された電子が筐体Ｈの外側空間に向けて通過する。

電極部１１は、第二筐体Ｈ２とは絶縁され、かつ、所望の電位が供給されるように、たとえば絶縁部材を介して第二筐体Ｈ２に固定されると共に、電極部１１への給電経路が設けられている。電極部１１は、電子発生源５（カソード６）の電位より高い電位とされる。電極部１１は、処理室部２０と同電位にされる場合、導電部材などを介して処理室部２０に電気的に接触させることにより、処理室部２０と同電位としてもよい。電極部１１と処理室部２０とに、別途設けた給電部材によって、同じ電位が供給されてもよい。所望の電位がグラウンド電位の場合、電極部１１は、第二筐体Ｈ２と電気的に接続されていてもよい。電極部１１は、たとえば、ステンレス鋼からなる。電極部１１のメッシュの大きさは、熱電子の通過率が高く、かつ、電子源ユニット３と処理筐体２との間で電界の染み出しが極めて少ない大きさに設定される。

電子源ユニット３は、偏向電極部１５と、アパーチャ電極部１９とを備えている。偏向電極部１５及びアパーチャ電極部１９は、第二筐体Ｈ２内に配置されている。偏向電極部１５は、電子発生源５（カソード６）と対向するように第二筐体Ｈ２の内部空間（胴部Ｈ２ａの内側空間）に配置されている。アパーチャ電極部１９は、電子発生源５と偏向電極部１５との間に配置されている。偏向電極部１５及びアパーチャ電極部１９は、導電性金属材料（たとえば、ステンレス鋼又はアルミニウムなど）からなる。

偏向電極部１５は、電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出される電子（熱電子）を電極部１１に偏向させる。電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出される電子（熱電子）を偏向電極部１５に衝突しないように電極部１１に偏向させるために、偏向電極部１５の電位は電子発生源５（カソード６）の電位以下とされる。偏向電極部１５には、図５にも示されるように、凹部１６が設けられている。凹部１６は、電子発生源５と電極部１１とに対向する開口１６ａを有している。本実施形態では、偏向電極部１５は、パイプ状の胴部１７ａと、胴部１７ａの一端に位置する底部１７ｂと、を有している。すなわち、胴部１７ａと底部１７ｂとにより、凹部１６が構成されている。開口１６ａは、胴部１７ａの他端に位置している。胴部１７ａと底部１７ｂとは一体に構成されていてもよく、また、別体に構成されていてもよい。偏向電極部１５は、斜切円筒形状を呈している。胴部１７ａの断面は、円形に限られず、楕円形又は多角形であってもよい。

偏向電極部１５は、胴部１７ａの他端に、一対の突出片１７ｃを有している。一対の突出片１７ｃは、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２から見て、左右対称となるように配置されている。胴部１７ａの他端は、電子発生源５と電極部１１とに対向している。一対の突出片１７ｃは、互いに対向している。本実施形態では、一対の突出片１７ｃは、第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とに直交する方向Ｄ３で離間している。各突出片１７ｃは、胴部１７ａと一体に構成されている。各突出片１７ｃは、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２から見て、胴部１７ａの形状に沿って湾曲している。

偏向電極部１５は、絶縁部材２５を介してフランジＦ２に固定されている。偏向電極部１５は、筐体Ｈ（第一筐体Ｈ１及び第二筐体Ｈ２）と電気的に絶縁されている。偏向電極部１５には、電位導入端子１８が電気的に接続されている。偏向電極部１５には、電位導入端子１８を通して、電極部１１及び電極部１３の電位より低い電位が供給される。すなわち、偏向電極部１５は、電極部１１及び電極部１３の電位より低い電位とされる。

第二筐体Ｈ２内には、偏向電極部１５に供給される電位によって、第二筐体Ｈ２内に導入された熱電子を電極部１１に向けて加速させる加速電界が形成される。第二筐体Ｈ２内に導入された熱電子は、電極部１１を通して、第二筐体Ｈ２から導出される。加速電界を形成する電位差は、処理筐体２内に導入された熱電子が、処理対象物ＰＯに直接到達し難い大きさに設定される。加速電界を形成する電位差は、たとえば、１０〜１０００Ｖの範囲内とされ、５０〜５００Ｖの範囲内であることが好ましい。

アパーチャ電極部１９は、胴部１７ａに配置されている。アパーチャ電極部１９は、偏向電極部１５（胴部１７ａ）に溶接又はねじ止めにより固定されている。アパーチャ電極部１９は、第二筐体Ｈ２の内部空間に放出される電子（熱電子）が通過する開口部１９ａを有している。開口部１９ａの形状は、たとえば、円形状である。開口部１９ａの形状は、楕円形状又は多角形状であってもよい。本実施形態では、アパーチャ電極部１９は、偏向電極部１５と電気的に接続されている。アパーチャ電極部１９は、偏向電極部１５とは絶縁され、かつ、所望の電位が供給されるように、たとえば絶縁部材を介して偏向電極部１５に固定されると共に、アパーチャ電極部１９への給電経路が設けられていてもよい。

処理室部２０は、図６中の（ａ）に示されるように、たとえば、直方体形状を呈している。処理室部２０には、処理筐体２における電子源ユニット３が設けられる面に対向する一つの面に開口部２０ａが形成されている。開口部２０ａは、処理筐体２における開口部２ａと対向するように位置している。すなわち、処理室部２０には、電子源ユニット３と対向する位置に開口部２０ａが形成されているため、電子源ユニット３（筐体Ｈ）内の空間は、開口部２ａ及び開口部２０ａを通して、処理部１の処理室部２０内の処理空間と連通している。開口部２０ａは、処理室部２０と同電位とされるメッシュ状の電極ＭＥに覆われている。

処理室部２０には、図６中の（ｂ）に示されるように、処理筐体２における電子源ユニット３が設けられる面に対向する一つの面の略全体が開口することにより、開口部２０ａが形成されていてもよい。開口部２０ａは、処理室部２０と同電位とされるメッシュ状の電極ＭＥに覆われている。処理室部２０には、図６中の（ｃ）に示されるように、六つの面の略全体が開口していてもよい。図６中の（ｃ）に示された処理室部２０は、直方体の各稜に枠部が位置する枠構造体、すなわち、直方体形状の枠構造体である。全ての開口部２０ａは、処理室部２０と同電位とされるメッシュ状の電極ＭＥに覆われている。図６中の（ａ）〜（ｃ）のいずれにおいても、開口部２０ａは、メッシュ状の電極ＭＥで覆われることなく、開放されていてもよい。

処理筐体２と処理室部２０とには、それぞれ独立して、電位が供給される。この場合、処理筐体２と処理室部２０とは、互いに電気的に絶縁されている。処理筐体２と処理室部２０とは、必ずしも、互いに電気的に絶縁されている必要はない。処理筐体２と処理室部２０とは、互いに電気的に接続されていてもよい。この場合、処理筐体２と処理室部２０とは、同じ電位に設定される。帯電処理装置Ｃ１が除電処理装置のみとして用いられる場合には、処理筐体２と処理室部２０とは、電気的に接続されていてもよい。処理筐体２と処理室部２０とは、処理室部２０を処理筐体２と接触するように処理筐体２内に配置することにより、電気的に接続することができる。

給気部２１及び排気部２３は、処理筐体２に設けられている。給気部２１及び排気部２３は、処理部１内を所定の圧力条件下に設定するために、処理部１（処理筐体２）内のガスの給排気を行う。所定の圧力条件下とは、減圧下はもちろんのこと、大気圧下又は加圧下であってもよい。処理部１内の圧力は、たとえば、数十〜１０^−３Ｐａの範囲内とされ、より好ましくは１０〜１０^−２Ｐａの範囲内とされる。

給気部２１及び排気部２３は、荷電粒子形成用ガスの給排気を行う。これにより、処理部１（処理筐体２）内を、荷電粒子形成用ガスを含む所定の圧力雰囲気下とすることが可能である。荷電粒子形成用ガスには、たとえば、大気又はアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスを用いることができる。帯電処理装置Ｃ１を取り巻く雰囲気が荷電粒子形成用ガスとされる場合、処理筐体２内を減圧雰囲気とするには、排気部２３のみで実現することもできる。給気部２１及び排気部２３は、処理筐体２に設けられている必要はなく、処理室部２０に直接設けられていてもよい。この場合、給気部２１及び排気部２３が処理室部２０の電位に影響しないようにする必要がある。

次に、図７〜図１０を参照して、帯電処理装置Ｃ１による帯電処理について説明する。図７〜図１０は、本実施形態に係る帯電処理装置での帯電処理を説明するための図である。図７中の（ａ）〜（ｃ）は、処理対象物ＰＯを負の電位に帯電させる処理を説明するための図である。図８中の（ａ）〜（ｃ）は、処理対象物ＰＯを正の電位に帯電させる処理を説明するための図である。図９中の（ａ）〜（ｃ）は、正の電位に帯電している処理対象物ＰＯを除電する処理を説明するための図である。図１０中の（ａ）〜（ｃ）は、負の電位に帯電している処理対象物ＰＯを除電する処理を説明するための図である。図７及び図８は、処理対象物ＰＯが絶縁体である場合を例示する。図９及び図１０は、処理対象物ＰＯが導電体である場合を例示する。図７〜図１０では、説明の容易化のために、処理室部２０の開口部２０ａがメッシュ状の電極ＭＥで覆われていない態様が示されている。また、図７〜図１０では、電極部１３、アパーチャ電極部１９の図示が省略されている。

［負の電位への帯電処理］
図７中の（ａ）に示されるように、帯電処理装置Ｃ１には、帯電していない、すなわち電位が０Ｖである処理対象物ＰＯが処理室部２０内に配置されている。給気部２１及び排気部２３（図７では不図示）は、処理室部２０（処理筐体２）内を、荷電粒子形成用ガスを含む所定の圧力雰囲気下とする。たとえば、処理室部２０内は、Ａｒガスを含み、かつ、０．７〜１．３Ｐａ（たとえば１Ｐａ）とされた圧力雰囲気下とされる。

帯電処理装置Ｃ１では、処理室部２０（処理部１）が、所望の負の電位（たとえば、−２００Ｖ）に設定される。これにより、処理対象物ＰＯと処理室部２０との間に、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差（たとえば、２００Ｖ）に対応する電界が形成される。電極部１１と処理室部２０とが同じ電位とされているため、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差に対応する電界は、電極部１１の近傍まで形成される。

電子発生源５（カソード６）及び偏向電極部１５は、上述した各加速電界が形成されるように、処理室部２０よりも低い電位（たとえば、−４００Ｖ）に設定される。これにより、電子源ユニット３内には、電子発生源５及び偏向電極部１５と処理室部２０（電極部１１）との電位差（たとえば、２００Ｖ）に対応する各加速電界が形成される。電極部１１は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界と、電子源ユニット３（第二筐体Ｈ２）内の加速電界と、が互いに影響し合うのを抑制する。

電子源ユニット３内に各加速電界が形成され、かつ、処理対象物ＰＯと処理室部２０（電極部１１）との間に上記電界が形成されている状態で、カソード６が通電される。通電により、カソード６は、熱電子を放出する。カソード６から放出された熱電子は、各加速電界により加速され、電極部１１を通過し、処理室部２０内に導入される。

図７中の（ｂ）に示されるように、処理室部２０内に導入された熱電子は、処理室部２０内の電極部１１と処理対象物ＰＯとの間に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起する。これにより、荷電粒子形成用ガスの分子から、正及び負の荷電粒子が生じる。すなわち、荷電粒子形成用ガスの分子は、熱電子の衝突により、正及び負の荷電粒子に解離する。荷電粒子形成用ガスとして、Ａｒガスが用いられる場合、Ａｒ分子が、Ａｒ^＋イオンと電子とに開裂し、Ａｒ^＋イオンと電子とが生じる。

生じた負の荷電粒子（電子）は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理対象物ＰＯ側に移動する。処理対象物ＰＯは、処理対象物ＰＯに移動してきた負の荷電粒子により、負の電位に帯電する。生じた正の荷電粒子（Ａｒ^＋イオン）は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理室部２０側及び電極部１１側に移動する。処理室部２０及び電極部１１に到達した正の荷電粒子は、中和される。

処理対象物ＰＯの帯電状態に応じ、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間に形成される電界が弱まる。処理対象物ＰＯが、上述した所望の負の電位に帯電すると、図７中の（ｃ）に示されるように、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間には電界が形成されず、負の荷電粒子は移動しない。これにより、処理対象物ＰＯは、所望の負の電位に帯電され、処理対象物ＰＯの電位は、帯電した状態で安定する。

［正の電位への帯電処理］
図８中の（ａ）に示されるように、帯電処理装置Ｃ１には、帯電していない、すなわち電位が０Ｖである処理対象物ＰＯが処理室部２０内に配置されている。給気部２１及び排気部２３（図８では不図示）は、処理室部２０（処理筐体２）内を、荷電粒子形成用ガスを含む所定の圧力雰囲気下とする。たとえば、処理室部２０内は、Ａｒガスを含み、かつ、０．７〜１．３Ｐａ（たとえば１Ｐａ）とされた圧力雰囲気下とされる。

帯電処理装置Ｃ１では、処理室部２０（処理部１）が、所望の正の電位（たとえば、＋２００Ｖ）に設定される。これにより、処理対象物ＰＯと処理室部２０との間に、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差（たとえば、２００Ｖ）に対応する電界が形成される。電極部１１と処理室部２０とが同じ電位とされているため、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差に対応する電界は、電極部１１の近傍まで形成される。

電子発生源５（カソード６）及び偏向電極部１５は、上述した各加速電界が形成されるように、処理室部２０よりも低い電位（たとえば、−１００Ｖ）に設定される。これにより、電子源ユニット３内には、電子発生源５及び偏向電極部１５と処理室部２０（電極部１１）との電位差（たとえば、３００Ｖ）に対応する各加速電界が形成される。電極部１１は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界と、電子源ユニット３（第二筐体Ｈ２）内の加速電界と、が互いに影響し合うのを抑制する。

電子源ユニット３内に各加速電界が形成され、かつ、処理対象物ＰＯと処理室部２０（電極部１１）との間に上記電界が形成されている状態で、カソード６が通電される。通電により、カソード６は、熱電子を放出する。カソード６から放出された熱電子は、各加速電界により加速され、電極部１１を通過し、処理室部２０内に導入される。

図８中の（ｂ）に示されるように、処理室部２０内に導入された熱電子は、処理室部２０内の電極部１１と処理対象物ＰＯとの間に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起する。これにより、荷電粒子形成用ガスの分子から、正及び負の荷電粒子が生じる。生じた正の荷電粒子は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理対象物ＰＯ側に移動する。処理対象物ＰＯは、処理対象物ＰＯに移動してきた正の荷電粒子により、正の電位に帯電する。生じた負の荷電粒子は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理室部２０側及び電極部１１側に移動する。処理室部２０及び電極部１１に到達した負の荷電粒子は、中和される。

処理対象物ＰＯの帯電状態に応じ、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間に形成される電界が弱まる。処理対象物ＰＯが、上述した所望の正の電位に帯電すると、図８中の（ｃ）に示されるように、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間には電界が形成されず、正の荷電粒子は移動しない。これにより、処理対象物ＰＯは、所望の正の電位に帯電され、処理対象物ＰＯの電位は、帯電した状態で安定する。

［正の電荷の除電処理］
図９中の（ａ）に示されるように、帯電処理装置Ｃ１には、正の電荷に帯電している処理対象物ＰＯが処理室部２０内に配置されている。処理対象物ＰＯは、たとえば、＋１ｋＶに帯電している。給気部２１及び排気部２３（図９では不図示）は、処理室部２０（処理筐体２）内を、荷電粒子形成用ガスを含む所定の圧力雰囲気下とする。たとえば、処理室部２０内は、Ａｒガスを含み、かつ、０．７〜１．３Ｐａ（たとえば１Ｐａ）とされた圧力雰囲気下とされる。

帯電処理装置Ｃ１では、処理室部２０及び処理筐体２が、グラウンド電位に設定される。これにより、処理対象物ＰＯと処理室部２０との間に、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差（たとえば、１ｋＶ）に対応する電界が形成される。電極部１１と処理室部２０とが同じ電位とされているため、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差に対応する電界は、電極部１１の近傍まで形成される。

電子発生源５（カソード６）及び偏向電極部１５は、上述した各加速電界が形成されるように、処理室部２０よりも低い電位（たとえば、−２００Ｖ）に設定される。これにより、電子源ユニット３内には、電子発生源５及び偏向電極部１５と処理室部２０（電極部１１）との電位差（たとえば、２００Ｖ）に対応する各加速電界が形成される。電極部１１は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界と、電子源ユニット３（第二筐体Ｈ２）内の加速電界と、が互いに影響し合うのを抑制する。

電子源ユニット３内に各加速電界が形成され、かつ、処理対象物ＰＯと処理室部２０（電極部１１）との間に上記電界が形成されている状態で、カソード６が通電される。通電により、カソード６は、熱電子を放出する。カソード６から放出された熱電子は、各加速電界により加速され、電極部１１を通過し、処理室部２０内に導入される。

図９中の（ｂ）に示されるように、処理室部２０内に導入された熱電子は、処理室部２０内の電極部１１と処理対象物ＰＯとの間に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起する。これにより、荷電粒子形成用ガスの分子から、正及び負の荷電粒子が生じる。生じた負の荷電粒子は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理対象物ＰＯ側に移動する。処理対象物ＰＯは、処理対象物ＰＯに移動してきた負の荷電粒子により、正の電位の帯電が中和される。生じた正の荷電粒子は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理室部２０側及び電極部１１側に移動する。処理室部２０及び電極部１１に到達した正の荷電粒子は、中和される。

処理対象物ＰＯの帯電状態に応じ、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間に形成される電界が弱まる。処理対象物ＰＯが、除電されると、すなわち電位が０Ｖとなると、図９中の（ｃ）に示されるように、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間には電界が形成されず、負の荷電粒子は移動しない。これにより、処理対象物ＰＯは、電位が０Ｖとされ、処理対象物ＰＯの電位は、除電された状態で安定する。

［負の電荷の除電処理］
図１０中の（ａ）に示されるように、帯電処理装置Ｃ１には、負の電荷に帯電している処理対象物ＰＯが処理室部２０内に配置されている。処理対象物ＰＯは、たとえば、−１ｋＶに帯電している。給気部２１及び排気部２３（図１０では不図示）は、処理室部２０（処理筐体２）内を、荷電粒子形成用ガスを含む所定の圧力雰囲気下とする。たとえば、処理室部２０内は、Ａｒガスを含み、かつ、０．７〜１．３Ｐａ（たとえば１Ｐａ）とされた圧力雰囲気下とされる。

帯電処理装置Ｃ１では、処理室部２０及び処理筐体２が、グラウンド電位に設定される。これにより、処理対象物ＰＯと処理室部２０との間に、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差（たとえば、１ｋＶ）に対応する電界が形成される。電極部１１と処理室部２０とが同じ電位とされているため、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差に対応する電界は、電極部１１の近傍まで形成される。

電子発生源５（カソード６）及び偏向電極部１５は、上述した各加速電界が形成されるように、処理室部２０よりも低い電位（たとえば、−２００Ｖ）に設定される。これにより、電子源ユニット３内には、電子発生源５及び偏向電極部１５と処理室部２０（電極部１１）との電位差（たとえば、２００Ｖ）に対応する各加速電界が形成される。電極部１１は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界と、電子源ユニット３（第二筐体Ｈ２）内の加速電界と、が互いに影響し合うのを抑制する。

電子源ユニット３内に各加速電界が形成され、かつ、処理対象物ＰＯと処理室部２０（電極部１１）との間に上記電界が形成されている状態で、カソード６が通電される。通電により、カソード６は、熱電子を放出する。カソード６から放出された熱電子は、各加速電界により加速され、電極部１１を通過し、処理室部２０内に導入される。

図１０中の（ｂ）に示されるように、処理室部２０内に導入された熱電子は、処理室部２０内の電極部１１と処理対象物ＰＯとの間に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起する。これにより、荷電粒子形成用ガスの分子から、正及び負の荷電粒子が生じる。生じた正の荷電粒子は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理対象物ＰＯ側に移動する。処理対象物ＰＯは、処理対象物ＰＯに移動してきた正の荷電粒子により、負の電位の帯電が中和される。生じた負の荷電粒子は、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との電位差に対応する電界に応じて、処理室部２０側及び電極部１１側に移動する。処理室部２０及び電極部１１に到達した負の荷電粒子は、中和される。

処理対象物ＰＯの帯電状態に応じ、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間に形成される電界が弱まる。処理対象物ＰＯが、除電されると、すなわち電位が０Ｖとなると、図１０中の（ｃ）に示されるように、処理対象物ＰＯと処理室部２０及び電極部１１との間には電界が形成されず、正の荷電粒子は移動しない。これにより、処理対象物ＰＯは、電位が０Ｖとされ、処理対象物ＰＯの電位は、除電された状態で安定する。

以上のように、電子源ユニット３が用いられた帯電処理装置Ｃ１では、電極部１１及び電極部１３の電位よりも小さい電位が、電子発生源５（カソード６）に一対の電極ピン９（給電部）を通して供給され、かつ、偏向電極部１５（アパーチャ電極部１９）に電位導入端子１８を通して供給されると、電子発生源５と電極部１３との間、及び、偏向電極部１５と電極部１１との間には各加速電界が形成される。これらの加速電界により、電子発生源５にて発生する電子は、電極部１３及び電極部１１を通過し、筐体Ｈ（第二筐体Ｈ２）の外側空間に効率よく導出される。帯電処理装置Ｃ１において、筐体Ｈ（第二筐体Ｈ２）の外側空間は、処理室部２０内の空間（処理対象物ＰＯが位置する処理空間）であり、荷電粒子形成用ガスが存在している。このため、筐体Ｈの外側空間、すなわち処理室部２０内に導出された電子は、処理室部２０内に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起する。これにより、荷電粒子形成用ガスの分子から、正及び負の荷電粒子が生じる。

生じた正及び負の荷電粒子のうちいずれか一方の荷電粒子が、電極部１１及び処理室部２０（電極部１１と電気的に接続される部位）の電位（所望の電位）と処理対象物ＰＯの電位とで形成される電界に応じて、処理対象物ＰＯ側に移動する。生じた正及び負の荷電粒子のうちいずれか他方の荷電粒子は、電極部１１側及び処理室部２０側に移動する。処理対象物ＰＯに移動してきた荷電粒子により、処理対象物ＰＯは、所望の電位に帯電する。処理対象物ＰＯが所望の電位に帯電すると、電極部１１及び処理室部２０と処理対象物ＰＯとの間に電界が形成されず、荷電粒子は移動しない。したがって、処理対象物ＰＯは、確実に所望の電位に帯電する。

図７〜図１０では、説明の容易化のために、処理室部２０の開口部２０ａがメッシュ状の電極ＭＥで覆われていない態様が示されている。処理室部２０の開口部２０ａに、処理室部２０と同電位のメッシュ状の電極が存在する場合であっても、処理対象物ＰＯと処理室部２０との電位差に対応する電界は、メッシュ状の電極が存在する開口部２０ａまで形成される。このため、電極部１１から出射された電子は、慣性力でメッシュ状の電極が存在する開口部２０ａを通過する。したがって、開口部２０ａにメッシュ状の電極が存在する場合であっても、開口部２０ａにメッシュ状の電極が存在しない場合と同様の作用効果を奏する。

これらの結果、電子源ユニット３が用いられた帯電処理装置Ｃ１では、処理対象物ＰＯを所望の電位に帯電させ得る効果が極めて高い。

電極部１１まで移動した他方の荷電粒子の一部は、電極部１１を通過し、電子発生源５（カソード６）に到達することがある。電子発生源５に到達する荷電粒子は、電子発生源５に衝突し、電子発生源５を劣化させるおそれがある。たとえば、カソード６への荷電粒子の衝突により、カソード６でスパッタが発生し、カソード６を劣化させる。これに対し、電子源ユニット３では、第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とが交差しているので、荷電粒子が電極部１１を通過する場合でも、電極部１１を通過した荷電粒子は、電子発生源５（カソード６）に到達し難い。したがって、電子源ユニット３では、電子発生源５の劣化が抑制される。

上記スパッタ又は電子発生源５自体の昇華によりカソード６から電子放出材料が飛散する場合でも、第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とが交差しているので、飛散した電子放出材料は、電極部１１に向かい難い。したがって、飛散した電子放出材料が処理筐体２内に入るのが抑制されるので、電子放出材料による処理筐体２内及び処理対象物ＰＯの汚染が防止される。

カソード６から飛散した電子放出材料は、第二筐体Ｈ２内に付着するおそれがある。筐体Ｈ（第二筐体Ｈ２）が熱伝導性が高い材料（たとえば、アルミニウム）からなる場合、第二筐体Ｈ２からの熱の放散が促進される。したがって、カソード６から飛散した電子放出材料が第二筐体Ｈ２内に付着した場合でも、電子放出材料は第二筐体Ｈ２でトラップされ、電子放出材料の再飛散が抑制される。

第二筐体Ｈ２は、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２の一端に、処理筐体２内の処理空間と連通する開口部Ｈ２ｂを含んでおり、電極部１１は、開口部Ｈ２ｂを覆うように第二筐体Ｈ２に配置されている。これにより、第二筐体Ｈ２の外側空間と第二筐体Ｈ２の内部空間とを仕切るように位置する電極部１１が、確実かつ容易に配置される。

電子発生源５は、熱電子を放出するカソード６を有している。これにより、出力の高い電子発生源５が容易に実現される。カソード６は、イリジウムを含む材料からなる導電性部材６ａと、導電性部材６ａの表面を覆う、イットリウム酸化物を含む材料からなるコーティング層６ｂと、を有している。これにより、出力が高く、かつ、安定性の高い電子発生源５が容易に実現される。

電子発生源５は、カソード６を囲むように配置されている電極部８を有しており、電極部８は、カソード６の電位以下の電位とされている。カソード６と電極部１３との電位差により形成される加速電界が、電極部８によって、カソード６近傍まで効率よく形成される。カソード６は、各ターンが離間するように巻回されているコイル部７を有している。これにより、加速電界が各ターンに確実かつ適切に作用するため、放出された熱電子が、カソード６と電極部１３との電位差により形成される加速電界によって効率よく導かれる。

電子源ユニット３は、メッシュ状の電極部１３を備えている。電極部１３は、第一筐体Ｈ１の内部空間と第二筐体Ｈ２の内部空間とを仕切るように位置している。電子発生源５（カソード６）から放出される電子（熱電子）がは、第二筐体Ｈ２の内部空間に向けて電極部１３を通過する。電極部１３は、カソード６の電位より高い電位とされる。電極部１３によって、電子発生源５にて発生した電子が、第二筐体Ｈ２の内部空間に効率よく導かれる。

電子源ユニット３は、偏向電極部１５を備えている。偏向電極部１５は、電子発生源５（カソード６）と対向するように、第二筐体Ｈ２の内部空間に配置されている。偏向電極部１５は、電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出される電子を電極部１１に偏向させる。偏向電極部１５によって、電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出された電子が電極部１１に向けて効率よく移動する。

偏向電極部１５には、凹部１６が設けられている。凹部１６は、電子発生源５（カソード６）と電極部１１とに対向する開口１６ａを有している。凹部１６が設けられている偏向電極部１５によって、電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出された電子が、電極部１１に向けてより一層効率よく移動する。

偏向電極部１５は、パイプ状の胴部１７ａを有している。開口１６ａは、胴部１７ａの他端に位置しており、胴部１７ａの開口でもある。これにより、電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出された電子が電極部１１に向けてより一層効率よく移動し得る偏向電極部１５の構成が簡易に実現される。

偏向電極部１５は、電子発生源５（カソード６）と電極部１１とに対向する端（胴部１７ａの他端）に、一対の突出片１７ｃを有している。一対の突出片１７ｃは、互いに対向している。一対の突出片１７ｃによって、電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出された電子が電極部１１に向けてより一層効率よく移動する。偏向電極部１５には、複数対の突出片１７ｃが配置されていてもよい。

電子源ユニット３は、アパーチャ電極部１９を備えている。アパーチャ電極部１９は、電子発生源５（カソード６）と偏向電極部１５との間に配置されている。アパーチャ電極部１９は、第二筐体Ｈ２の内部空間に放出される電子が通過する開口部１９ａを有している。アパーチャ電極部１９によって、電子発生源５にて発生した電子が、第二筐体Ｈ２の内部空間に効率よく導かれる。

帯電処理装置Ｃ１では、処理部１（処理筐体２）内の荷電粒子形成用ガスの圧力と、電子源ユニット３内の加速電界と、に応じ、荷電粒子形成用ガスの分子が解離する位置（以下、単に「解離位置」と称する）が変化する。加速電界が大きい場合、解離位置は電子源ユニット３から離れる。加速電界が小さい場合、解離位置は電子源ユニット３に近づく。荷電粒子形成用ガスの圧力が高い場合、電子（たとえば、熱電子）の平均自由行程が短くなるため、解離位置は電子源ユニット３に近づく。荷電粒子形成用ガスの圧力が低い場合、電子の平均自由行程が長くなるため、解離位置は電子源ユニット３から離れる。これらのことから、荷電粒子形成用ガスの圧力と加速電界とを調節することにより、解離位置を最適化することができる。したがって、加速電界は調整可能であってもよい。加速電界は、たとえば、カソード６及び電極部８に供給される電位を調整することによって、調整することができる。

次に、図１１〜図１６を参照して、偏向電極部１５の変形例を説明する。図１１〜図１６は、偏向電極部の変形例を示す図である。図１１〜図１６中の（ａ）は、偏向電極部の変形例を示す斜視図である。図１１〜図１６中の（ｂ）は、偏向電極部の変形例を示す断面構成図である。

図１１に示された変形例では、偏向電極部１５は、電子発生源５（カソード６）と電極部１１とに対向する傾斜面１５ａ（電極面）を有している。偏向電極部１５は、斜切円柱形状を呈している。すなわち、本変形例では、偏向電極部１５は、凹部１６及び一対の突出片１７ｃを有していない。傾斜面１５ａと第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とがなす角は、たとえば、４５〜６５°である。

図１２に示された変形例では、偏向電極部１５が有する傾斜面１５ａは、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とのなす角が異なる複数の領域を含んでいる。変形例では、傾斜面１５ａは、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とのなす角が第一角度である第一領域１５ａ_１と、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とのなす角が第一角度より大きい第二角度である第二領域１５ａ_２と、を含んでいる。

図１３に示された変形例では、偏向電極部１５が有する傾斜面１５ａは、階段状とされた領域を含んでいる。傾斜面１５ａ全体が階段状とされていてもよい。図１４に示された変形例の偏向電極部１５は、一対の突出片１７ｃを有していない点で、図５に示された偏向電極部１５と相違する。図１５に示された変形例の偏向電極部１５は、一対の突出片１７ｃを有している点で、図１１に示された偏向電極部１５と相違する。

図１６に示された変形例の偏向電極部１５は、開口１６ａがメッシュ部材１７ｄにより覆われている点で、図１４に示された偏向電極部１５と相違する。メッシュ部材１７ｄは、導電性金属材料（たとえば、ステンレス鋼又はアルミニウムなど）からなる。本変形例でも、偏向電極部１５は、一対の突出片１７ｃを有していてもよい。

図１１〜図１６に示された各変形例でも、偏向電極部１５によって、電子発生源５から第二筐体Ｈ２の内部空間に放出された電子が電極部１１に向けて効率よく移動する。図１６に示された変形例では、メッシュ部材１７ｄによって、カソード６から飛散した電子放出材料が凹部１６内にトラップされる。

続いて、電子発生源５（カソード６）にて発生した電子が第二筐体Ｈ２の開口部Ｈ２ｂに向けて効率よく移動し得る電子源ユニット３の効果を、実施例１〜５に基づいて説明する。ここでは、シミュレーションによって、電子源ユニット３における電子の利用効率を求めた。電子の利用効率は、電子発生源５にて発生した電子と、開口部Ｈ２ｂから電子源ユニット３の外側に導出された電子との比率で表す。たとえば、電子発生源５にて発生した全ての電子が開口部Ｈ２ｂから導出された場合、利用効率は１００％である。電子発生源５にて発生した電子が開口部Ｈ２ｂから全く導出されなかった場合、利用効率は０％である。

シミュレーションでは、偏向電極部１５の端面（カソード６と電極部１１とに対向する面）の角度は、４５°とした。カソード６（コイル部７）、電極部８、偏向電極部１５、及びアパーチャ電極部１９の電位は、−２００Ｖとした。筐体Ｈ（第一筐体Ｈ１及び第二筐体Ｈ２）、電極部１１、及び電極部１３の電位は、グラウンド電位とした。

シミュレーション結果を、図１７〜図２１に示す。図１７〜図２１は、実施例１〜５における電子の移動のシミュレーション結果を示す図である。図１７〜図２１中の（ａ）は、電子源ユニット内に形成される電界と電子の移動軌道とを示す図である。図１７〜図２１中の（ｂ）は、第二筐体の開口部での電子の分布を示す図である。図１７〜図２１中の（ａ）では、電子源ユニット内に形成される電界が破線で示され、電子の移動軌道が実線で示されている。図１７〜図２１中の（ｂ）では、電子が分布する領域がハッチングで示されている。

各実施例１〜５におけるシミュレーションでの条件は以下の通りである。偏向電極部１５の端面（カソード６と電極部１１とに対向する面）の角度は、４５°である。カソード６、電極部８、偏向電極部１５、及びアパーチャ電極部１９の電位は、−２００Ｖである。筐体Ｈ（第一筐体Ｈ１及び第二筐体Ｈ２）、電極部１１、及び電極部１３の電位は、グラウンド電位である。

実施例１では、電子源ユニット３は、図１１に示されている偏向電極部１５を備えているものの、電極部１３及びアパーチャ電極部１９を備えていない。図１７に示されるように、電子発生源５にて発生した電子のうち多くの電子が、偏向電極部１５の端面（傾斜面１５ａ）の前方で減速しながら、軌道を曲げられ、開口部Ｈ２ｂに向けて移動する。傾斜面１５ａへの接近度合いに応じて、軌道が曲がる度合いが大きく異なっている。このため、偏向電極部１５によって軌道を曲げられた後、第二筐体Ｈ２の内壁面に衝突する電子が生じてしまう。電子の利用効率は、２５％である。

実施例２では、電子源ユニット３は、図１１に示されている偏向電極部１５と、アパーチャ電極部１９とを備えているものの、電極部１３を備えていない。図１８に示されるように、電子発生源５にて発生した電子のうち一部は、アパーチャ電極部１９（開口部１９ａ）を通過しない。アパーチャ電極部１９を通過した電子は、偏向電極部１５の端面（傾斜面１５ａ）の前方で減速し、かつ、集束しながら、軌道を曲げられ、開口部Ｈ２ｂに向けて加速される。電子の利用効率は、２６％である。実施例２では、電子の利用効率が実施例１と略同じであるものの、アパーチャ電極部１９を通過した電子は、実施例１に比して、開口部Ｈ２ｂに向けて効率よく移動する。

実施例３では、電子源ユニット３は、図１１に示されている偏向電極部１５と、アパーチャ電極部１９と、電極部１３とを備えている。図１９に示されるように、カソード６（電極部８）と電極部１３との電位差により形成される加速電界により、電子発生源５にて発生した電子のほとんどが、電子発生源５からアパーチャ電極部１９に向けて移動し、アパーチャ電極部１９（開口部１９ａ）を通過する。したがって、実施例３では、実施例１及び２に比して、開口部Ｈ２ｂでの電子が分布する領域が拡大する。実施例３では、開口部Ｈ２ｂに達する電子の数は、実施例１及び２に比して、増加する。電子の利用効率は、３０％である。

実施例４では、電子源ユニット３は、図１４に示されている偏向電極部１５と、アパーチャ電極部１９と、電極部１３とを備えている。図２０に示されるように、偏向電極部１５と第二筐体Ｈ２及び電極部１１との電位差により形成される加速電界の一部が、偏向電極部１５の凹部１６内に入り込むように、凹面状に湾曲して形成されている。すなわち、偏向電極部１５の凹部１６により、電子レンズ（静電レンズ）が形成される。したがって、アパーチャ電極部１９（開口部１９ａ）を通過した電子は、湾曲した電界によって曲げられ、開口部Ｈ２ｂに向かう。湾曲した電界は、電子の拡散を抑制する。したがって、実施例４では、開口部Ｈ２ｂに達する電子の数が、実施例３に比して、増加する。電子の利用効率は、４５％である。

実施例５では、電子源ユニット３は、図５に示されている偏向電極部１５と、アパーチャ電極部１９と、電極部１３とを備えている。すなわち、電子源ユニット３は、上述した本実施形態の構成と対応している。図２１に示されるように、アパーチャ電極部１９（開口部１９ａ）を通過した電子は、実施例４と同様に、湾曲した電界によって曲げられ、開口部Ｈ２ｂに向かう。湾曲した電界は、電子の拡散を抑制する。

実施例４では、カソード６のコイル部７の軸線方向に沿うように放出された電子は、湾曲した電界によって曲げられた後に、第二筐体Ｈ２の内壁面に衝突する可能性があった。これに対し、実施例５では、一対の突出片１７ｃによって、カソード６のコイル部７の軸線方向に沿うように放出された電子も、湾曲した電界によって曲げられた後に、開口部Ｈ２ｂに向かう。したがって、実施例５では、開口部Ｈ２ｂに達する電子の数が、実施例４に比して、増加する。電子の利用効率は、８３％である。

いずれの実施例においても、電極部１１と電極部１３とは同電位であるが、電極部１１と電極部１３とに多少の電位差があっても大きな影響はない。ただし、電極部１１と電極部１３との電位差が大きい場合、電子及び荷電粒子の制御が難しいので、電極部１１と電極部１３とは、ほぼ同電位であることが好ましい。

次に、図２２及び図２３を参照して、電子発生源５の変形例を説明する。図２２及び図２３は、電子発生源の変形例を示す断面構成図である。

図２２に示された変形例では、電子発生源５は、カソード６、電極部８、一対の電極ピン９、容器１０（バルブ部１０ａ及びステム部１０ｂ）、及びベース部１２を有している。電極ピン９（ステムピン９ａ及び連結ピン９ｂ）は、たとえばコバールからなる。容器１０（バルブ部１０ａ及びステム部１０ｂ）は、ガラスからなる。ベース部１２は、導電性金属材料（たとえば、ステンレス鋼など）からなる。すなわち、ベース部１２は、導電性を有する。電極部１３は、バルブ部１０ａの開口を覆うように設けられている。

各電極ピン９は、ステム部１０ｂに固定されているステムピン９ａと、カソード６とステムピン９ａとを連結している連結ピン９ｂとを含んでいる。ステムピン９ａと連結ピン９ｂとは、溶接により接続されている。カソード６の両端には、連結ピン９ｂが溶接により接続されている。電子発生源５は、ベース部１２を支持する支持ピン１４（ステムピン１４ａ及び連結ピン１４ｂ）を有している。ステムピン１４ａは、ステムピン９ａと同様に、ステム部１０ｂに固定されている。連結ピン１４ｂは、ベース部１２に固定されている。

ベース部１２には、電極ピン９（連結ピン９ｂ）が固定されている。一方の連結ピン９ｂは、ベース部１２を貫通した状態でベース部１２に接続されている。一方の連結ピン９ｂは、ベース部１２と電気的に接続されている。他方の連結ピン９ｂは、ベース部１２を貫通した状態で、絶縁部材（たとえば、ガラスなど）を介してベース部１２に接続されている。他方の連結ピン９ｂは、ベース部１２と電気的に絶縁されている。電極部８は、ベース部１２に溶接により接続されている。電極部８は、ベース部１２と電気的に接続されている。すなわち、電極部８は、ベース部１２及び一方の連結ピン９ｂを通して、カソード６と電気的に接続されている。

図２２に示された変形例では、ステムピン９ａ及びステムピン１４ａがステム部１０ｂに高精度に配置された構造体と、連結ピン９ｂ及び連結ピン１４ｂがベース部１２に高精度に配置された構造体とが接続されることにより、より高精度に構成部材が配置される。また、本変形例では、加速電界が電子発生源５（カソード６）近傍まで効率よく形成され得る電子発生源５の構成が簡易に実現されている。

図２３に示された変形例では、電子発生源５は、カソード６、電極部８、一対の電極ピン９、容器１０（バルブ部１０ａ及びステム部１０ｂ）、ベース部１２、及び支持ピン１４を有している。

ステム部１０ｂは、第一部分１０ｂ_１と、第一部分１０ｂ_１を囲んでいる第二部分１０ｂ_２とを含んでいる。第一部分１０ｂ_１は、ガラスからなる。第二部分１０ｂ_２は、金属（たとえば、コバール又はステンレス鋼など）からなり、リング状を呈している。第二部分１０ｂ_２は、第一部分１０ｂ_１を構成するガラスの溶融によって、第一部分１０ｂ_１に固定されている。

ベース部１２は、第一部分１２ａと、第一部分１２ａを囲んでいる第二部分１２ｂとを含んでいる。第一部分１２ａは、ガラスからなる。第二部分１２ｂは、金属（たとえば、コバール又はステンレス鋼など）からなり、リング状を呈している。第二部分１２ｂは、第一部分１２ａを構成するガラスの溶融によって、第一部分１２ａに固定されている。ベース部１２の第一部分１２ａは、電気絶縁性を有している。

電極ピン９は、ステム部１０ｂの第一部分１０ｂ_１とベース部１２の第一部分１２ａとに固定されている。電極ピン９は、第一部分１０ｂ_１と第一部分１２ａとを貫通している。支持ピン１４は、ステム部１０ｂの第一部分１０ｂ_１とベース部１２の第一部分１２ａとに固定されている。一方の電極ピン９は、第二部分１２ｂと電気的に接続されている。

バルブ部１０ａは、金属材料（たとえば、ステンレス鋼など）からなる。バルブ部１０ａは、ステム部１０ｂの第二部分１０ｂ_２に溶接により接続されている。バルブ部１０ａの一端には、電極部１３が溶接によって接続されている。電極部８は、ベース部１２の第二部分１２ｂに溶接により接続されている。

電極部８は、ベース部１２の第二部分１２ｂに溶接により接続されている。電極部８は、第二部分１２ｂ及び一方の電極ピン９を通して、カソード６と電気的に接続されている。電極部８は、第二部分１２ｂに接続される第一部分８ａと、カソード６を囲むように位置する第二部分８ｂとを有している。第二部分８ｂの内径は、第一部分８ａの内径より小さい。第一部分８ａと第二部分８ｂとは、一体に構成されている。

図２３に示された変形例においても、金属部材の多用と溶接による接合とにより、より高精度に構成部材が配置される。また、本変形例では、加速電界が電子発生源５（カソード６）近傍まで効率よく形成され得る電子発生源５の構成が簡易に実現されている。

本変形例では、ステム部１０ｂ（第一部分１０ｂ_１）に固定されている電極ピン９にカソード６が接続されていると共に、ステム部１０ｂ（第二部分１０ｂ_２）にバルブ部１０ａが固定されている。これにより、バルブ部１０ａに接続されている電極部１３と、カソード６との間隔の管理を容易に行うことができる。電極ピン９にベース部１２（第一部分１２ａ）が固定されていると共に、ベース部１２（第二部分１２ｂ）に電極部８が固定されている。これにより、電極部８の先端とカソード６との間隔の管理を容易に行うことができる。また、電極部８の先端と電極部１３との間隔の管理も容易に行うことができる。

次に、図２４及び図２５を参照して、電子源ユニット３の変形例を説明する。図２４は、電子源ユニットの変形例を示す斜視図である。図２５は、電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。

図２４及び図２５に示された変形例では、電子源ユニット３は、電子発生源５、筐体Ｈ、電極部１１、電極部１３、偏向電極部１５、及びアパーチャ電極部１９を備えている。筐体Ｈは、第一筐体Ｈ１、第二筐体Ｈ２、及び第三筐体Ｈ３を有している。第三筐体Ｈ３は、第一筐体Ｈ１及び第二筐体Ｈ２と同様に、導電性金属材料（たとえば、ステンレス鋼又はアルミニウムなど）からなる。第三筐体Ｈ３は、第一筐体Ｈ１及び第二筐体Ｈ２と電気的に接続されている。第一筐体Ｈ１と第二筐体Ｈ２と第三筐体Ｈ３とは、一体に構成されていてもよく、また、別体に構成されていてもよい。

第三筐体Ｈ３は、胴部Ｈ３ａを含んでいる。胴部Ｈ３ａの断面形状は円形であり、胴部Ｈ３ａは円筒形状を呈している。胴部Ｈ３ａの断面形状は、円形に限られず、楕円形又は多角形であってもよい。第三筐体Ｈ３（胴部Ｈ３ａ）は、胴部Ｈ２ａに接続されている。第三筐体Ｈ３は、胴部Ｈ２ａ（第二筐体Ｈ２）における第一筐体Ｈ１と対向する位置に接続されている。第三筐体Ｈ３は、胴部Ｈ２ａに形成されている開口に挿通されている状態で、胴部Ｈ２ａに固定されている。第三筐体Ｈ３の内部空間（胴部Ｈ３ａの内側空間）と第二筐体Ｈ２の内部空間（胴部Ｈ２ａの内側空間）とは、連通している。

第三筐体Ｈ３の延在方向と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とは、交差している。本実施形態では、第三筐体Ｈ３の延在方向と第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２とは、直交している。第三筐体Ｈ３の延在方向は、第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１と略一致している。すなわち、第一筐体Ｈ１と第三筐体Ｈ３とは、第二筐体Ｈ２を挟んで、第一筐体Ｈ１の延在方向Ｄ１で対向している。フランジＦ１は、第三筐体Ｈ３の延在方向での胴部Ｈ３ａの一端に設けられている。

本変形例では、カソード６から電子放出材料が飛散する場合でも、飛散した電子放出材料が第一筐体Ｈ１と対向している第三筐体Ｈ３に向かい、第三筐体Ｈ３でトラップされる。このため、飛散した電子放出材料は、電極部１１に向かい難い。したがって、飛散した電子放出材料が処理筐体２内に入るのが抑制されるので、電子放出材料による処理筐体２内及び処理対象物ＰＯの汚染が防止される。

次に、図２６を参照して、電子源ユニット３の別の変形例を説明する。図２６は、電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。

図２６に示された変形例では、電子源ユニット３は、電子発生源５、筐体Ｈ、電極部１１、電極部１３、偏向電極部１５、アパーチャ電極部１９、及び放熱器２７を備えている。放熱器２７は、第二筐体Ｈ２（胴部Ｈ２ａ）に設けられており、第二筐体Ｈ２に熱的に接続されている。放熱器２７は、熱伝導率が比較的高い材料（たとえば、アルミニウムなど）からなり、第二筐体Ｈ２の熱を放散する。本変形例では、フランジＦ２にも放熱器２７が設けられている。

本変形例では、放熱器２７により、第二筐体Ｈ２からの熱の放散が促進される。したがって、カソード６から飛散した電子放出材料が第二筐体Ｈ２内に付着した場合でも、電子放出材料は第二筐体Ｈ２でトラップされ、電子放出材料の再飛散が抑制される。

次に、図２７〜図２９を参照して、電子源ユニット３の更に別の変形例を説明する。図２７は、電子源ユニットの変形例を示す斜視図である。図２８は、電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。図２９は、図２８におけるXXIX−XXIX線に沿った断面構成図である。

電子源ユニット３は、複数の電子発生源５、筐体Ｈ、電極部１１、電極部１３、偏向電極部１５、及びアパーチャ電極部１９を備えている。本変形例では、電子源ユニット３は、６体の電子発生源５を備えている。複数の電子発生源５は、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２から見て、放射状に配置されている。

フランジＦ２には、ベアリングＢを介して回転フランジＦ３が設けられている。回転フランジＦ３は、フランジＦ２に対し、第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２に沿った軸方向において回転自在に支持されている。回転フランジＦ３は、フランジＦ２に対する回転方向の位置を調節可能である。回転フランジＦ３は、所望の回転位置にて、位置決め部材２９によりフランジＦ２と連結されている。回転フランジＦ３は、位置決め部材２９によりフランジＦ２と連結されている場合、フランジＦ２に対して回転することはない。フランジＦ２と回転フランジＦ３との間には、ＯリングＲ３が配置されており、ＯリングＲ３によりフランジＦ２と回転フランジＦ３との間の気密状態が保たれている。

偏向電極部１５は、絶縁部材２５を介して回転フランジＦ３に固定されているので、回転フランジＦ３の回転に伴って、偏向電極部１５も回転する。すなわち、偏向電極部１５は、第二筐体Ｈ２に対して回転自在に支持されている。位置決め部材２９を外し、回転フランジＦ３を回転されると、偏向電極部１５が回転し、対向する電子発生源５が替わる。すなわち、偏向電極部１５と第二筐体Ｈ２とは、偏向電極部１５が対向する電子発生源５が替わるように、相対的に回転自在である。

本変形例では、偏向電極部１５が対向する電子発生源５が替わるので、電子（熱電子）を実際に発生させる電子発生源５を替えることが可能となる。本変形例では、６体の電子発生源５の中から、電子（熱電子）を実際に発生させる一つの電子発生源５が選ばれる。この結果、電子源ユニット３の長寿命化が図られる。なお、偏向電極部１５ではなく、複数の電子発生源５が第二筐体Ｈ２の延在方向Ｄ２に沿った軸周りに回転可能に構成されることにより、偏向電極部１５が対向する電子発生源５が替わってもよい。

次に、図３０を参照して、電子源ユニット３の更に別の変形例を説明する。図３０は、電子源ユニットの変形例を示す断面構成図である。

電子源ユニット３は、電子発生源５、筐体Ｈ、電極部１１、電極部１３、偏向電極部１５、及びアパーチャ電極部１９を備えている。電子発生源５は、第一筐体Ｈ１、エネルギー線源３２、及び光電子放出体３３を備えている。

エネルギー線源３２は、たとえば、エキシマランプ又は重水素ランプなどが用いられる。エネルギー線源３２は、発光部組立体４８とガラス製の密封容器４９とを備えている。密封容器４９は、発光部組立体４８を収容する側管部４９ａと、側管部４９ａから突出すると共に側管部４９ａに連通する突出部４９ｂと、を有している。突出部４９ｂの先端は、エネルギー線（ＶＵＶ光）を出射する光出射窓によって封止されている。

第一筐体Ｈ１は、両端が開口した筒形状を呈している。第一筐体Ｈ１の一方の端部には、一方の端部の開口を塞ぐように、電気絶縁性の基板５０が配置されている。第一筐体Ｈ１の他方の端部は、基板５０が配置された状態で、クイックカップリング（Quick-release Coupling）５１により気密に封止されている。基板５０には、電流導入端子５２が気密に設けられている。電流導入端子５２は、たとえば、溶接などにより、基板５０に固定される。基板５０は、クイックカップリング５１のブランクフランジとして機能する。

光電子放出体３３は、第一筐体Ｈ１内に配置されている。光電子放出体３３は、胴部３３ａと底部３３ｂとを有しており、底部３３ｂと対向する一端が開口した有底筒形状を呈している。胴部３３ａは、断面が円形の円筒形状を呈している。胴部３３ａの断面は、円形に限られず、楕円形又は多角形であってもよい。底部３３ｂの内側面は、平面とされている。光電子放出体３３は、固定基板５３及び絶縁性基板５４を介して、基板５０に設けられている。固定基板５３は、導電性を有している。固定基板５３は、ねじ止めなどにより、絶縁性基板５４に着脱自在に設けられる。絶縁性基板５４は、ねじ止めなどにより、基板５０に着脱自在に設けられる。

光電子放出体３３は、底部３３ｂに形成された突部が固定基板５３と螺合することにより、固定基板５３に固定される。すなわち、光電子放出体３３は、固定基板５３に着脱自在に設けられる。これにより、光電子放出体３３の交換を容易に行うことができる。光電子放出体３３は、固定基板５３を介して、電流導入端子５２に電気的に接続されている。電流導入端子５２は、光電子放出体３３に電位を供給する給電部として機能する。

光電子放出体３３の胴部３３ａには、エネルギー線源３２が備える密封容器４９の突出部４９ｂが挿通される開口が形成されている。突出部４９ｂは、第一筐体Ｈ１に一体的に形成された筒状部５６にも挿通されており、Ｏリングを介して、筒状部５６に気密に設けられている。エネルギー線源３２は、第一筐体Ｈ１に着脱自在に設けられている。エネルギー線源３２からのエネルギー線が胴部３３ａの開口を介して光電子放出体３３の光電子放出面に照射できれば、光電子放出体３３の胴部３３ａの開口に密封容器４９の突出部４９ｂを挿通しなくてもよい。また、第一筐体Ｈ１は、胴部３３ａの開口を臨む位置に、エネルギー線を透過する窓材を備えていてもよい。この場合、エネルギー線源３２は第一筐体Ｈ１の内部雰囲気外に配置される。

光電子放出体３３は、エネルギー線源３２からのエネルギー線が照射されると、光電子を放出する。このとき、電子源ユニット３内に加速電界（たとえば、２００Ｖ）が形成されていると、放出された光電子が、電子源ユニット３から放出される。

本変形例では、帯電処理装置（筐体Ｈ）内の雰囲気（圧力及び真空度など）によって性能及び寿命などに影響を受けることの少ない、密封構造のエネルギー線源（たとえばランプなど）を用いることができる。この結果、帯電処理装置（筐体Ｈ）内の雰囲気に対して安定度の高い電子発生源を実現することができる。

本変形例では、光電子放出体３３からの光電子の放出及び放出された光電子の第二筐体Ｈ２側への移動が効率よく行われる。また、本変形例の電子源ユニット３では、エネルギー線源３２の突出部４９ｂが光電子放出体３３の胴部３３ａに形成された開口に挿通されているため、エネルギー線源３２から放出されたエネルギー線が、第二筐体Ｈ２の内部空間に直接照射され難い。このため、第二筐体Ｈ２におけるエネルギー線が照射された部位にて、物質の解離などの発生が抑制される。

次に、図３１〜図３３を参照して、本実施形態に係る帯電処理装置の適用例を説明する。図３１〜図３３は、帯電処理装置の適用例を説明するための図である。

図３１では、本実施形態に係る帯電処理装置が、フィルムＦＬの表面に機能性膜（たとえば、反射防止膜又はガスバリア膜など）を成膜する装置９０に適用されている。装置９０は、処理筐体２内に位置している。電子源ユニット３は、成膜部９１の前段に配置されており、成膜前のフィルムＦＬを除電する。

図３２では、本実施形態に係る帯電処理装置が、スパッタリング装置９２に適用されている。スパッタリング装置９２は、ターゲットＴを保持するターゲットホルダー９３、磁場発生用のマグネット９４、及び成膜対象物（たとえば、Ｓｉウェハなど）を保持する電極９５を備えている。本実施形態に係る帯電処理装置は、スパッタリングを行う前に、成膜対象物を除電する。電子源ユニット３は、処理筐体２内に位置していてもよい。

図３３では、本実施形態に係る帯電処理装置が、ハードディスクメディア用の基板９６の除電処理装置９７に適用されている。基板９６は、たとえばＡｌ又はガラスなどからなる。除電処理装置９７では、基板９６は、メディアホルダ９８に保持されている。除電処理装置９７で除電された基板９６は、成膜装置により、磁性体などからなる薄膜が形成される。本適用例でも、電子源ユニット３は、処理筐体２内に位置していてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

電子源ユニット３は、複数の電子発生源５を有していてもよい。電子発生源５は、複数のカソード６を含んでいてもよい。電子発生源５は、複数のエネルギー線源３２を含んでいてもよい。帯電処理装置Ｃ１は、複数の電子源ユニット３を備えていてもよい。電子源ユニット３は、処理筐体２に対して移動可能に設けられていてもよい。図２４〜図３０に示された電子源ユニット３は、偏向電極部１５として、図１１〜図１６に示されたいずれかの偏向電極部１５を備えていてもよい。

３…電子源ユニット、５…電子発生源、６…カソード、６ａ…導電性部材、６ｂ…コーティング層、７…コイル部、８…電極部、９…電極ピン、１０…容器、１０ａ…バルブ部、１０ｂ…ステム部、１１…電極部、１２…ベース部、１３…電極部、１５…偏向電極部、１５ａ…傾斜面、１６…凹部、１６ａ…開口、１７ａ…胴部、１７ｃ…突出片、１９…アパーチャ電極部、１９ａ…開口部、２７…放熱器、３２…エネルギー線源、３３…光電子放出体、Ｄ１…第一筐体の延在方向、Ｄ２…第二筐体の延在方向、Ｈ１…第一筐体、Ｈ２…第二筐体、Ｈ３…第三筐体。

Claims (21)

1. 処理対象物を所望の電位に帯電させる帯電処理装置に用いられ、前記処理対象物が位置する処理空間に存在する荷電粒子形成用ガスの分子を励起させる電子を発生させる電子源ユニットであって、
   電子を発生させる電子発生源と、
   前記電子発生源が収容される第一筐体と、
   前記第一筐体が接続されており、前記電子発生源から電子が放出される内部空間を有している第二筐体と、
   前記第二筐体の外側空間と前記第二筐体の内部空間とを仕切るように位置し、かつ、前記第二筐体の内部空間に放出される電子が前記第二筐体の外側空間に向けて通過し、前記所望の電位とされるメッシュ状の第一電極部と、を備え、
   前記第一筐体の延在方向と前記第二筐体の延在方向とが交差している、電子源ユニット。
2. 前記第二筐体は、前記第二筐体の延在方向での一端に、前記第二筐体の外側空間と連通する開口部を含んでおり、
   前記第一電極部は、前記開口部を覆うように前記第二筐体に配置されている、請求項１に記載の電子源ユニット。
3. 前記第一筐体の内部空間と前記第二筐体の内部空間とを仕切るように位置し、かつ、前記電子発生源から放出される電子が前記第二筐体の内部空間に向けて通過し、前記電子発生源の電位より高い電位とされるメッシュ状の第二電極部を更に備えている、請求項１又は２に記載の電子源ユニット。
4. 前記電子発生源と対向するように前記第二筐体の内部空間に配置され、かつ、前記電子発生源から前記第二筐体の内部空間に放出される電子を前記第一電極部に偏向させる偏向電極部を更に備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
5. 前記偏向電極部は、前記電子発生源と前記第一電極部とに対向する傾斜面を有している、請求項４に記載の電子源ユニット。
6. 前記偏向電極部には、前記電子発生源と前記第一電極部とに対向する開口を有する凹部が設けられている、請求項４に記載の電子源ユニット。
7. 前記偏向電極部は、パイプ状の胴部を有している、請求項６に記載の電子源ユニット。
8. 前記偏向電極部は、前記電子発生源と前記第一電極部とに対向する端に、互いに対向している一対の突出片を有している、請求項４〜７のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
9. 前記電子発生源と前記偏向電極部との間に配置され、かつ、前記第二筐体の内部空間に放出される電子が通過する開口部を有するアパーチャ電極部を更に備えている、請求項４〜８のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
10. 前記電子発生源は、熱電子を放出するカソードを有している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
11. 前記カソードは、
    イリジウムを含む材料からなる基材部と、
    前記基材部の表面を覆う、イットリウム酸化物を含む材料からなる被覆部と、を有している、請求項１０に記載の電子源ユニット。
12. 前記カソードは、各ターンが離間するように巻回されているコイル部を有している、請求項１０又は１１に記載の電子源ユニット。
13. 前記電子発生源は、前記カソードを囲むように前記カソードと前記第一筐体との間に配置されている第三電極部を更に有し、
    前記第三電極部は、前記カソードの電位以下の電位とされる、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
14. 前記電子発生源は、
    前記カソード及び前記第三電極部が収容される容器と、
    導電性を有し、かつ、カソードの両端に接続されている一対の電極ピンと、
    前記一対の電極ピンが固定されているベース部と、を更に有し、
    前記第三電極部は、前記ベース部に接続されている、請求項１３に記載の電子源ユニット。
15. 前記ベース部は、導電性を有し、
    一方の前記電極ピンは、前記ベース部と電気的に接続されていると共に、他方の前記電極ピンは、前記ベース部と電気的に絶縁されており、
    前記第三電極部は、前記ベース部と電気的に接続されている、請求項１４に記載の電子源ユニット。
16. 前記ベース部は、電気絶縁性を有し、
    前記第三電極部は、一方の前記電極ピンと電気的に接続されている、請求項１４に記載の電子源ユニット。
17. 前記電子発生源は、所定波長のエネルギー線を出射するエネルギー線源と、前記所定波長のエネルギー線の入射により光電子を放出する光電子放出体と、を有している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
18. 複数の前記電子発生源を備え、
    複数の前記電子発生源は、前記第二筐体の延在方向から見て、放射状に配置されており、
    前記偏向電極部と前記第二筐体とは、前記偏向電極部が対向する前記電子発生源が替わるように、相対的に回転自在である、請求項４〜９のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
19. 前記第二筐体における前記第一筐体と対向する位置に接続されており、前記第二筐体の内部空間と連通している内部空間を有している第三筐体を更に備えている、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
20. 前記第二筐体に熱的に接続され、前記第二筐体の熱を放散する放熱器を更に備えている、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の電子源ユニット。
21. 請求項１〜２０のいずれか一項に記載の電子源ユニットと、
    前記第二筐体の外側空間を前記処理空間として画成し、かつ、前記荷電粒子形成用ガスを含む所定の圧力雰囲気下で前記処理対象物を包囲する処理部と、を備えている帯電処理装置。

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