JPS60235336A - 電子ビ−ム発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は線状電子ビームによシアニール、加工等を行う
電子ビーム加工装置に於ける電子ビーム発生源に関する
。

（従来技術とその問題点） 従来電子ビーム加工装置に於てはその電子ビーム発生源
に直熱形の点源を用いたものが多くみられるが、近年こ
の電子源に線状のものを用いた装置も利用されている。

この線状電子源を用いると従来の点源に比べ次の様な特
徴がある。

例えば （ａ）　線状ビームを加工進行方向に一致させた場合被
加工物への熱入力時間が点源に比べ長くなるため加工深
さが大きくなること、従って同−加工深さを得る際の加
工速度を上げることができること。

（ｂ）　線状ビームを加工進行方向と直角方向に位置さ
せた場合被加工物への広い面積に一度に照射でき、広範
囲の加工が可能である。

等である。

然るにこの種の装置に於ては電子ビーム源である線状フ
ィラメントはグリッド内に予め相対位置を決めて固定さ
れているため実際の使用に於て該線状フィラメントが約
２８００℃程度に加熱される際熱変形を惹起し上記相対
位置関係を損うことになり所望の線状ビームを安定的に
得ることができないという欠点を有していた。

第１図に従来の装置に於ける電子銃近傍の断面図を示し
ている。図に於て１は電子銃を収納し内部をＩ　Ｘ　１
０−５ｔｏｒｒ以下の高真空に排気されているハウジン
グ、２はグリッドで内部に線状フィラメント３を収納し
ている。該グリッド２と線状フィラメント３はセラミッ
ク等の絶縁板４により電気的に独立されておシ、該グリ
ッド２とフィラメント３の間のバイアス電圧によシビー
ム電流の制御を行っている。５は電圧分布を整えるため
のコロナリングである。これらグリッド２、線状フィラ
メント３、コロナリング５等によシカソード組立を形成
する。該カソード組立にはアース電位のハウジングに対
し負の１５〜３０　ＫＶが印加させる。

アース電位との絶縁は６のインシーレータにより行って
いる。インシュレータ６の内部には高圧絶縁油７が充填
されておシ高圧ケーブル８によシ高圧電源（図示せず）
から高電圧が印加されている。

９は引出し電極であシアースミ位に対し正の３０〜６０
　ＫＶが印加される。この引出し電極９もカソード組立
と同様インシュレータ１０によシアースミ位との絶縁を
行っており、且つインシュレータ１０内には高圧絶縁油
７が充填されておシ、高圧ケーブル１１によシ高圧電源
（図示せず）から高電圧が印加されている。１２は陽極
である。

上記構造に於て電子ビームはフィラメント３と引出し電
極９の間の電位差ｖ１＝（１５〜３０）＋（３０〜６０
）ＫＶ＝４５〜９０ＫＶ　によシ引き出され陽極１２で
減速され陽極１２以降に連なるロワーハウジング１３内
に収納されているレンズコイル、偏向コイル（図示せず
）等により絞り、偏向等の制御を行われる。この際のビ
ーム電流はＯ〜１０１００Ｏである。１４は線状フィラ
メント断線等の場合の交換作業等を行うサービスドアで
ある。

第２図にフィラメント取付部を拡大して示している。線
状フィラメント３はホールダ１５に当板１６を介して止
めねじ１７により固定されているこのホールダ１５は第
１図の高圧ケーブル８と電気的に接続されている。絶縁
板４はグリッド２に止めねじ１８により固定される。

第３図にグリッド２と線状フィラメント３を第２図に於
ける矢印Ａの方向から眺めた状態を示しである。グリッ
ド２にはＷＧＸＬＧのスリットが明けられておりその中
に相似形ＷｐＸＬｐの線状フィラメント３が取シつけら
れる。なお、長辺と短辺の比　Ｗｐ　／Ｌｐ　＝　３〜
１０が一般的である。この相似形のスリットとフィラメ
ント３の相対位置決めを行う際には前述の止めねじ１７
及び１８により、フィラメント３の取付位置の調整を行
う。

上記の如く線状フィラメント３が位置決めされた状態で
電子ビームを発生させるとその電子ビームの照射された
プロファイル（電流密度分布）はＬＱ力方向関して第４
図の（、）に示す如く台形になる。

然るにこの線状フィラメントの位置決めが不十分の場合
には第４図の（ｂ）あるいは（Ｃ）に示す如くその。

プロファイルは崩れてくる。

上述の如〈従来のこの種の装置に於ては予め相対位置を
精度よく調整できるが、実際の使用に於ては線状フィラ
メント３が約２８００℃前後に加熱されるため線状フィ
ラメント３自体が若干の熱変形をすることまたグリッド
２、絶縁板４あるいはホルダ１５等線状フィラメント３
近傍の部品も３００〜４００℃程度に加熱されるため熱
膨帳し、特にグリッド２と絶縁板４との間では材質が異
なるため熱膨張率も大きく異なるため止めねじ１８での
固定が高温で緩み、これらの原因によりＷａ−ＬａｓＷ
Ｆ−ＬＰの相似対位置関係が変シ第４図の（ｂ）あるい
は（ｃ）に示されるビームのプロファイルになってし−
まうなどの欠点があった。

（発明の目的） 本発明はこのような従来の欠点を除去せしめて線状フィ
ラメントとグリッドの相対位置関係を任意に調整可能と
し常に安定な線状ビームを提供するにある。

（発明の構成） 本発明によればフィラメントとグリッドの機械的な取付
をそれぞれ独立して行わしめ、且つフィラメントの取付
マウント部に伸縮自在なベローズを設け、電子ビームを
照射した状態、即ち高真空に維持された状態で且つ電極
に電力を供給した状態で線状フィラメントとグリッドの
相対位置関係を調整可能としたととを特徴とする電子ビ
ーム発生装置が得られる。

（構成の詳細な説明） 本発明は上述の構成をとることにより、従来技術の問題
点を解決した。まずグリッドをインシュレータを介して
引出し電極と同軸上に位置するよう位置決めして機械的
に固定する。該グリッドの内側は線状フィラメントが上
方から接触することなく挿入できる形状である。線状フ
ィラメントは上部からインシュレータを介して固定され
ている。

このインシュレータの接地側の端部即ちハウジング側に
は伸縮自在のベローズが設けられておシ、円周上４等分
の位置に配置された高さ調整機構によシ線状フィラメン
トとグリッドの相対位置関係を微調整することができる
。

グリッドへの電気的接続は独立した電源ボートからでも
よ〈又フィラメント保持用インシュレータ内からバネな
どを経て行ってもよい。したがって各電極に電圧や電流
を供給し、電子ビームを照射し、そのプロファイルを確
認しながら線状フィラメントの位置を徐々に調整して最
適なプロファイルをめることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。第５図は本発明の一実施例の装置の電子銃近傍の
断面図である。図中第１図と同じ構成を示すものは同じ
番号でまた機能が同じで構成が若干具なるものは同一番
号にダラシ−をつけて示しである。図に於て１′は電子
銃を収納するハウジング、２′はグリッドで引出し電極
９′と３本のインシュレータ１９を介して機械的に一体
化し且つ、互の同心度が陽極１２を基準として同軸上に
配置するよう調整して取りつけられている。２０はグリ
ッド電圧供給用絶縁導入端子であシ、リード線２１を介
してグリッドに電圧を供給している。

線状フィラメント３は絶縁板４′を介してインシュレー
タ６の先端に止めねじ２５で機械的に固定して取りつけ
られている。そして電気的には高圧ケーブル８′と接続
されており線状フィラメント３へ′−力を供給する。尚
該高圧ケーブル８′には従来装置では、グリッド電圧を
与えるための電極を有していたが、これを除いている。

図中５′は電界分布形成用コロナリング、７は絶縁油で
ある。

インシュレータ６の上端には７ランシ２１が設けられて
おり、その下方にベローズ２２が気密保持可能な溶接構
造にて取りつけられている。該ベローズ２２の下端は更
に別なフランジ２３に同様に気密構造にて取シつけられ
ている。フランジ２１及びフランジ２３の間には円周上
例えば４等分の位置に配置された高さ調整ネジ機構２４
が設けられており、両フランジ２１及び２３間に生じる
真空圧力を受けると共に両フランジ間の距離を前記ベロ
ーズ２２の伸縮調整範囲内で調整可能にしている。該高
さ調整ネジ機構２４を調整することによ）グリッドのス
リットの位置に対し三次元的に調整可能になる。この調
整量は最大５ｍ程度で十分である。尚本例では高さ調整
にねじ機構を使用しているが他の構成例えばリンク機構
等で行ってもよい。

引出し電極９′には従来装置と同様にインシュレータ１
０、高圧ケーブル１１により高電圧が伝送されている実
際の装置使用上に於ては所定の真空度に排気後フィラメ
ントｔグリッドシ引出し電極の各々に電圧や電流を供給
し電子ビームを照射する。照射された電子ビームはロワ
ーハウジング１３部で集束されチェンバ（図示せず）内
に達しチェンバ内のターゲット部に配置されたビームブ
ロフアイル検出装置（図示せず）でそのプロファイルを
確認し、異常のときは前記高さ調整ネジ機構２４を微調
整しながら再度プロファイルを確認する、これを繰返す
ことによシ所定のプロファイルを得ることができる。

（発明の効果） 以上詳細に述べた通シ、本発明によれば実際に電子ビー
ムを照射しながらリアルタイムでそのプロファイルを監
視・補正できるため、線状電子ビームの電流密度分布の
均−性等を常に保持でき、該線状電子ビームを使用した
アニール、加工等の加工品質の高安定性を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の線状電子ビーム発生装置に於ける電子銃
近傍の断面図、第２図は第１図に於けるフィラメント取
付部の拡大断面図、第３図はグリッド２と線状フィラメ
ント３を第２図における矢印Ａの方向から見た図、第４
図（ａ）　−（ｂ）　ｌ　（Ｃ）は線状電子ビーム発生
装置で得られるビームプロファイルの例をそれぞれ示す
図、第５図は本発明の一実施例を示す第１図と同部位を
示した断面図である。 図において １２１′・・・ハウジング、２．２’・・・グリッド、
３・・・フィラメント、４．４’・・・絶縁板、６・・
・インシュレータ、８・・・高圧ケーブル、９・・・引
出電極、１ｏ・・・インシュレータ、１１・・・高圧ケ
ーブル、１２・・・陽極、１４・・・サービスドア、１
５・・・ホールダ、１９・・・インシュレータ、２０・
・・絶縁導入端子、２１・・・フランジ、２２・・・ベ
ローズ、２４・・・調整ネジ機構をそれぞれ示す。 第１図 第３図 第４図 （（１）　（ｂ）　（Ｃ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子取出部が線状のフィラメント（線状フィラメント）
   を電子源として用い線状プロファイルの電子ビームを照
   射する電子ビーム発生装置において、カソード組立を形
   成するビーム電流制御電極（グリッド）と線状フィラメ
   ントを機械的に独立して取りつけ、調整する手段として
   、中央部に該線状フィラメントが相似形に位置するため
   のスリットを有したビーム電流制御電極をインシュレー
   タ（１１を介して引出し電極と同心上に配置するように
   機械的に一体化して取シつけ・、前記線状フィラメント
   はインシュレータ（６）の下端部に機械的に固定し、且
   つ該インシュレータ（６）の上端部には７ランク部に設
   けられた伸縮自在のベローズを気密保持可能に取りつけ
   、更に該ベローズの伸縮調整を行う調整機構を設は電子
   銃ハウジング内を高真空に排気し且つ電子ビームを照射
   しながら前記線状フィラメントの位置を前記グリッドに
   関し三次元的に調整可能にしだととを特徴とする電子ビ
   ーム発生装置。