TW202135113A - 電子槍裝置以及蒸鍍裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置。在電子槍裝置中，磁軛板係具有：第一主面；第二主面，係位於第一主面的相反側；以及中心線，係與從第一主面朝第二主面之方向正交。電子束源係位於磁軛板的第一主面之側，能夠從磁軛板的第一主面之側對磁軛板的第二主面之側射出電子束。磁場產生源係具有：第一磁鐵，係設置於磁軛板的第二主面並配置於中心線的兩側的一側；以及第二磁鐵，係配置於兩側的另一側。第一磁鐵的第一極以及第二極與第二磁鐵的第一極以及第二極係成為彼此相反朝向並於上述方向排列。磁場產生源係在磁軛板的第二主面之側中藉由以第一磁鐵的第二極與第二磁鐵的第一極所形成的磁場將電子束的軌道偏向。以第一磁鐵的第一極與第二磁鐵的第二極所形成的磁場係被限制在磁軛板。

Description

電子槍裝置以及蒸鍍裝置
本發明係有關於一種電子槍裝置以及蒸鍍裝置。
在具備電子槍裝置與坩堝之蒸鍍裝置中，對已收容於坩堝的蒸鍍材料照射從電子槍裝置射出的電子束(electron beam)從而加熱蒸鍍材料，使蒸鍍材料從坩堝蒸發從而於基板形成蒸鍍膜。
在此種裝置中，由於在對蒸鍍材料進行照射之前需要收斂電子束，因此會有需要將被稱為磁極片(pole piece)之突起狀的構件應用於電子槍裝置之情形(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開2013/153604號公報。
[發明所欲解決之課題]
然而，當將磁極片應用於電子槍裝置時，則例如在蒸鍍中於磁極片沉積有蒸鍍材料之情形中，當從磁極片剝落的蒸鍍材料落下至坩堝時，則會有落下的蒸鍍材料的成分再次蒸發的可能性。此情形會造成蒸鍍膜的污染。此外，由於磁極片為突起狀，因此例如會有磁極片的功效在磁極片維護(maintenance)之前後變化或者因為蒸鍍中的熱歷程而變化的可能性。
在此種情形中，以磁極片所形成的磁場係在每次維護等微妙地變動，電子束的收斂性變得不穩定。此外，在磁極片的溫度因為熱歷程而變化之情形中，會有磁極片的磁導率(magnetic permeability)變動之情形。如此，認為亦會有以磁極片所形成的磁場會變化從而電子束的位置偏離之情形。
再者，在具備磁極片之電子槍裝置中，由於在一對磁極片之間局部地形成強的磁場，因此在維持電子束的收斂之狀態的電子束的掃瞄範圍成為所謂的上限。
有鑑於以上此種情事，本發明的目的在於提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置以及具備此種電子槍裝置之蒸鍍裝置。 [用以解決課題之手段]
為了達成上述目的，本發明的一形態的電子槍裝置係具備磁軛(yoke)板、電子束源以及磁場產生源。 上述磁軛板係包含磁性體材料，並具有：第一主面；第二主面，係位於上述第一主面的相反側；以及中心線，係與從上述第一主面朝上述第二主面之方向正交。 上述電子束源係位於上述磁軛板的上述第一主面之側，能夠從上述磁軛板的上述第一主面之側對上述磁軛板的上述第二主面之側射出電子束。 上述磁場產生源係設置於上述磁軛板的上述第二主面，並具有：第一磁鐵，係配置於上述中心線的兩側的一側；以及第二磁鐵，係配置於上述兩側的另一側。上述第一磁鐵的第一極以及第二極與上述第二磁鐵的第一極以及第二極係成為彼此相反朝向並於上述方向排列。上述磁場產生源係在上述磁軛板的上述第二主面之側中藉由以上述第一磁鐵的第二極與上述第二磁鐵的第一極所形成的磁場將上述電子束的軌道偏向。以上述第一磁鐵的第一極與上述第二磁鐵的第二極所形成的磁場係被限制在上述磁軛板。
依據此種電子槍裝置，由於藉由磁軛板磁性遮蔽磁軛板的第一主面之側且於磁軛板的第二主面之側形成有偏向用磁場，因此提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置。
為了達成上述目的，本發明的一形態的電子槍裝置係具備支撐板、電子束源以及磁場產生源。 上述支撐板係具有：第一主面；第二主面，係位於上述第一主面的相反側；以及中心線，係與從上述第一主面朝上述第二主面之方向正交。 上述電子束源係位於上述支撐板的上述第一主面之側，能夠從上述支撐板的上述第一主面之側對上述支撐板的上述第二主面之側射出電子束。 上述磁場產生源係具有：第一磁鐵，係設置於上述支撐板的上述第二主面並配置於上述中心線的兩側的一側；以及第二磁鐵，係配置於上述兩側的另一側。上述第一磁鐵的第一極以及第二極與上述第二磁鐵的第一極以及第二極係成為彼此相反朝向並於上述方向排列。上述磁場產生源係在上述支撐板的上述第二主面之側中藉由以上述第一磁鐵的第二極與上述第二磁鐵的第一極所形成的磁場將上述電子束的軌道偏向。 上述輔助磁鐵係在上述方向中從第一極朝向第二極之朝向能夠反轉，且至少一部分在上述方向中從上述支撐板露出，從上述方向觀看上述支撐板時在上述中心線延伸的方向中與上述電子束源排列。 於以上述第一磁鐵的第二極與上述第二磁鐵的第一極所形成的磁場會重疊有以上述第一磁鐵的第二極與上述輔助磁鐵的第一極所形成的磁場或者以上述第二磁鐵的第一極與上述輔助磁鐵的第二極所形成的磁場。
依據此種電子槍裝置，由於在支撐板的第二主面之側形成有偏向用磁場且於偏向用磁場重疊有以輔助磁鐵所形成的磁場，因此提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置。
在上述電子槍裝置中，亦可為於上述磁軛板設置有從上述第一主面朝上述第二主面貫通之孔或者切口狀的開口；上述開口係於上述中心線重疊；上述電子束源係經由上述開口從上述磁軛板的上述第一主面之側朝上述磁軛板的上述第二主面之側射出上述電子束。
依據此種電子槍裝置，由於經由形成於磁軛板的開口從磁軛板的第一主面之側朝第二主面之側射出電子束，因此提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置。
在上述電子槍裝置中，進一步具備：輔助磁鐵，係在上述方向中能夠反轉從第一極朝第二極之朝向。上述輔助磁鐵的至少一部分在係上述方向中從上述磁軛板露出；從上述方向觀看上述磁軛板時，上述輔助磁鐵係在上述中心線延伸的方向中與上述電子束源排列；於以上述第二磁鐵的第一極與上述第一磁鐵的第二極所形成的磁場會重疊有以上述輔助磁鐵的第一極與上述第一磁鐵的第二極所形成的磁場或者以上述第二磁鐵的第一極與上述輔助磁鐵的第二極所形成的磁場。
依據此種電子槍裝置，由於在磁軛板的第二主面之側形成有偏向用磁場且於偏向用磁鐵重疊有以輔助磁鐵所形成的磁場，因此提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置。
在上述電子槍裝置中，亦可為上述電子束源係具有：絲(filament)，係釋放電子束；以及收斂線圈，係收斂上述電子束；被上述收斂線圈所收斂的上述電子束係從上述磁軛板的上述第一主面之側經由上述開口通過至上述磁軛板的上述第二主面之側。
依據此種電子槍裝置，由於收斂性優異的電子束經由開口從磁軛板的第一主面之側通過至第二主面之側，因此提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置。
在上述電子槍裝置中，進一步具備：蓋子(cover)，係包含非磁性體材料，並覆蓋上述電子束源、上述磁軛板以及上述磁場產生源。亦可於上述蓋子設置有用以使上述電子束通過之開口。
依據此種電子槍裝置，由於藉由蓋子覆蓋電子束源、磁軛板以及磁場產生源，因此容易維護電子槍裝置。
在上述電子槍裝置中，亦可為在上述方向中於上述電子束源所含有之絲係與上述蓋子的一部分重疊。
依據此種電子槍裝置，由於在電子束源所含有之絲與蓋子的一部分重疊，因此防止異物附著至絲。
在上述電子槍裝置中，亦可於上述磁軛板的上述第一主面或者上述第二主面形成有冷卻迴路。
依據此種電子槍裝置，由於在磁軛板形成有冷卻迴路，因此磁軛板與設置於磁軛板之磁鐵的磁導率係維持於略一定。
為了達成上述目的，本發明的一形態的蒸鍍裝置係具備上述電子槍裝置以及坩堝。 從上述方向觀看上述磁軛板時，在上述中心線延伸的方向中上述坩堝係與上述磁軛板排列並能收容蒸鍍材料。
依據此種蒸鍍裝置，藉由具備上述電子槍裝置，提供一種電子槍裝置的可靠性高且已提升掃描性之蒸鍍裝置。
在上述蒸鍍裝置中，亦可為在上述方向中上述電子束源的高度係比上述坩堝的上端的高度還低。
依據此種蒸鍍裝置，防止蒸鍍材料從坩堝繞入至電子束源。
在上述蒸鍍裝置中，進一步具備：蓋子，係包含非磁性體材料，並覆蓋上述電子槍裝置，且設置有用以使上述電子束通過之開口。在上述方向中，上述蓋子的高度係與上述坩堝的上端的高度同等或者比上述坩堝的上端的高度還低。
依據此種蒸鍍裝置，防止蒸鍍材料從坩堝繞入至電子束源。 [發明功效]
如上所述，依據本發明，提供一種可靠性高且已提升掃描性之電子槍裝置以及具備此種電子槍裝置之蒸鍍裝置。
以下，參照圖式說明本發明的實施形態。會有於各個圖式導入有XYZ軸座標之情形。此外，會有於相同的構件或者具有相同的功能之構件附上相同的元件符號之情形，且會有在說明了該構件後適當地省略說明之情形。
圖1中的(a)、(b)係顯示本實施形態的電子槍裝置之示意性立體圖。在圖1中的(a)、(b)中，XYZ軸座標的X軸方向係作為與磁軛板30的中心線30c平行的方向來顯示，Z軸方向係與磁軛板30的垂線對應，Y軸方向係與和中心線30c以及垂線正交之方向對應。
圖1中的(a)所示的電子槍裝置1係例如為應用於電子束加熱式的蒸鍍裝置之偏向型電子槍。
電子槍裝置1係具備電子束源10、磁場產生源20以及磁軛板30。磁軛板30亦為磁場產生源20的支撐板。
電子束源10係位於磁軛板30的下表面30d(第一主面)之側。在此，所謂下表面30d為磁軛板30中之與上表面30u(第二主面)為相反側的面。電子束源10係能從磁軛板30的下表面30d之側對磁軛板30的上表面30u之側射出電子束。在圖1中的(a)的例子中，電子束源10係例如以電子束源10的中心軸10c相對於磁軛板30的下表面30d(或者是上表面30u)傾斜之方式配置。
例如，於磁軛板30設置有開口30h，開口30h係由從下表面30d朝上表面30u貫通之孔所構成。開口30h係例如與磁軛板30的中心線30c重疊。電子束源10係經由開口30h從磁軛板30的下表面30d之側對磁軛板30的上表面30u之側射出電子束。此外，開口30h係未限定於貫通孔，例如亦可為從磁軛板30的端部朝內部切口之切口狀的開口。
磁場產生源20係設置於磁軛板30的上表面30u。磁場產生源20係例如具有於X軸方向排列的至少一個第一磁鐵以及於X軸方向排列的至少一個第二磁鐵。在圖1中的(a)的例子中，例如一組第一磁鐵201A、201B於X軸方向排列，一組第二磁鐵202A、202B於X軸方向排列。磁軛板30的開口30h係位於在X軸方向排列的第一磁鐵201A、201B的間隙與在X軸方向排列的第二磁鐵202A、202B的間隙之間。
第一磁鐵以及第二磁鐵各者的個數並未限定於此例子。第一磁鐵以及第二磁鐵係例如為由鐵氧體(ferrite)系、釤鈷(samarium cobalt)系等的磁性體材料所形成的永久磁鐵。
此外，第一磁鐵201A、201B係配置於磁軛板30的中心線30c的兩側的一側，第二磁鐵202A、202B係配置於中心線30c的兩側的另一側。在此，第一磁鐵201A係在Y軸方向中夾著中心線30c與第二磁鐵202A排列。第一磁鐵201B係在Y軸方向中夾著中心線30c與第二磁鐵202B排列。
作為本實施形態的第一磁鐵，係可應用在X軸方向中第一磁鐵201A與第一磁鐵201B未分開之連續的磁鐵，亦可應用在X軸方向中第二磁鐵202A與第二磁鐵202B未分開之連續的磁鐵。
第一磁鐵201B的X軸方向的長度、Y軸方向中的寬度以及磁極的朝向係例如與第一磁鐵201A的X軸方向中的長度、Y軸方向中的寬度以及磁極的朝向相同。第二磁鐵202B的X軸方向中的長度、Y軸方向中的寬度以及磁極的朝向係例如與第二磁鐵202A的X軸方向中的長度、Y軸方向中的寬度以及磁極的朝向相同。
第一磁鐵201B以及第二磁鐵202B的Y軸方向的間隔、朝磁軛板30之接觸狀態係例如與第一磁鐵201A以及第二磁鐵202A的Y軸方向的間隔、朝磁軛板30之接觸狀態相同。第一磁鐵201A與第一磁鐵201B的磁通(magnetic flux)密度係可相同亦可不同。第二磁鐵202A與第二磁鐵202B的磁通密度係可相同亦可不同。
第一磁鐵201A、中心線30c以及第二磁鐵202A係在Y軸方向中依序排列。例如，從第一磁鐵201A至中心線30c的距離與從第二磁鐵202A至中心線30c的距離係相同。此外，第一磁鐵201B、中心線30c以及第二磁鐵202B係在Y軸方向中依序排列。例如，從第一磁鐵201B至中心線30c的距離與從第二磁鐵202B至中心線30c的距離係相同。
在圖1中的(a)的例子中，第一磁鐵201A的下表面係成為N極(第一極)，第一磁鐵201A的上表面係成為S極(第二極)。此外，第二磁鐵202A的上表面係成為N極，第二磁鐵202A的下表面係成為S極。在此，第一磁鐵201A以及第二磁鐵202A各者的下表面為與磁軛板30的上表面30u對向之面或者接觸至上表面30u接觸之面。例如，在圖1中的(a)的例子中，第一磁鐵201A以及第二磁鐵202A各者的下表面係接觸至磁軛板30的上表面30u。
此外，第一磁鐵201B的下表面係成為N極，第一磁鐵201B的上表面係成為S極。第二磁鐵202B的上表面係成為N極，第二磁鐵202B的下表面係成為S極。
在磁場產生源20中，第一磁鐵201A的N極以及S極與第二磁鐵202A的N極以及S極係成為彼此相反朝向並於Z軸方向排列。例如，第一磁鐵201A的S極與第二磁鐵202A的N極係在Z軸方向中朝向相同的方向。此外，第一磁鐵201A的N極與第二磁鐵202A的S極係在Z軸方向中朝向相同的方向。
藉此，在磁軛板30的上表面30u之側中從第二磁鐵202A的N極至第一磁鐵201A的S極係形成有例如朝上方突起的拱狀(arch)的磁力線。磁力線係例如以將中心線30c的正上方作為頂點並跨越中心線30c之方式形成。此外，即使藉由第一磁鐵201B與第二磁鐵202B亦可形成同樣的拱狀的磁力線。
同樣地，第一磁鐵201B的N極以及S極與第二磁鐵202B的N極以及S極係成為彼此相反朝向並於Z軸方向排列。藉此，在磁軛板30的上表面30u之側中從第二磁鐵202B的N極至第一磁鐵201B的S極形成有例如朝上方突起的拱狀的磁力線。該磁力線係例如將中心線30c的正方向作為頂點並跨越中心線30c。當將該磁力線作為向量場來說明時，則在Y－Z軸平面中環繞中心線30c之態樣中成為描繪有各點的向量之情形。
該磁力線(磁場)係在磁軛板30的上表面30u之側中將電子束源10釋放至磁軛板30的上表面30u之電子束的軌道偏向。
磁軛板30係使用例如屬於強磁性體材料的鐵。例如，作為磁軛板30，只要使用JIS(Japanese Industrial Standard；日本工業標準)G3101一般構造用軋延鋼材即可。在本實施形態中，例如使用SS400。此外，亦可因應需要利用磁導率高的純鐵或者JISC2531鐵鎳軟質磁性材料。磁軛板30係被由SUS(Steel Special Use Stainless；不鏽鋼)等非磁性體材料所構成的支撐板40支撐，支撐板40係被由SUS等非磁性體材料所構成的基體41支撐。
磁軛板30係具有下表面30d、上表面30u以及中心線30c，上表面30u係位於下表面30d的相反側。中心線30c係與從下表面30d朝向上表面30u之Z軸方向正交。此外，中心線30c係成為上表面30u的一部分。磁軛板30係具有例如與中心線30c重疊之開口30h。此外，所謂「正交」係指實質性正交的意思，除了包含垂直(90°)地正交的狀態還包含了以從垂直稍微誤差的方式交差的狀態。
藉由以強磁性體材料構成磁軛板30，以第一磁鐵201A的N極與第二磁鐵202A的S極所形成的磁場(磁力線)係被封入至磁軛板30。此外，以第一磁鐵201B的N極與第二磁鐵202B的S極所形成的磁場(磁力線)係被封入至磁軛板30。在此，所謂「被封入」係指實質性地被封入的意思。例如，即使在磁軛板30的下側有微量的磁通洩漏，只要能達成與磁通被磁軛板30完全地封入之狀態相同的作用功效，則當作是被封入的狀態。
亦即，在磁場產生源20中，在磁軛板30的上表面30u之側中以第二磁鐵202A的N極與第一磁鐵201A的S極形成磁力線，在磁軛板30的內部中以第一磁鐵201A的N極與第二磁鐵202A的S極形成磁性電路。同樣地，在磁場產生源20中，藉由在磁軛板30的上表面30u之側中以第二磁鐵202B的N極與第一磁鐵201B的S極形成磁力線，在磁軛板30的內部中亦以第一磁鐵201B的N極與第二磁鐵202B的S極形成磁性電路。
換言之，雖然於磁軛板30的上表面30u之側的空間(磁軛板30的上側)形成有磁場B，然而於磁軛板30的下表面30d之側的空間(磁軛板30的下側)未實質性地形成有磁場。
亦可於磁軛板30的上表面30u或者下表面30d設置有例如圍繞開口30h之冷卻迴路35(冷卻管)。藉此，即使磁軛板30、第一磁鐵201A、201B以及第二磁鐵202A、202B從外部接收到熱輻射，亦能抑制磁軛板30的溫度以及第一磁鐵201A、201B與第二磁鐵202A、202B各者的溫度上升。亦即，於冷卻迴路35流通媒體，藉此在蒸鍍材料的蒸鍍中磁軛板30、第一磁鐵201A、201B以及第二磁鐵202A、202B各者的磁導率穩定，於磁軛板30的上表面30u之側形成有穩定的磁場。
本實施形態的電子槍裝置1係進一步具備輔助磁鐵25。輔助磁鐵25係例如被基體41支撐。輔助磁鐵25係由在Z軸方向中從N極朝向S極的朝向能夠反轉的磁鐵所構成。例如，輔助磁鐵25係由電磁鐵所構成，在於Z軸方向延伸的磁性材料的芯材捲繞線圈並改變於該線圈流通的電流的朝向，藉此上端25u成為N極且下端25d成為S極，或者上端25u成為S極且下端25d成為N極。此外，於線圈流通的電流值係能夠變更，輔助磁鐵25所釋放的磁力線的密度係被適當地變更。
輔助磁鐵25的至少一部分係在Z軸方向中從磁軛板30露出。例如，在圖1中的(a)的例子中，輔助磁鐵25的上端25u係在Z軸方向中從磁軛板30露出。從Z軸方向觀看磁軛板30時，輔助磁鐵25係在中心線30c延伸的方向中與電子束源10或者開口30h排列。輔助磁鐵25係在Y軸方向中位於第一磁鐵201A與第二磁鐵202A之間。
例如，在將輔助磁鐵25的上端25u設定成N極之情形中，於以第二磁鐵202A的N極與第一磁鐵201A的S極所形成的磁場重疊有以輔助磁鐵25的N極與第一磁鐵201A的S極所形成的磁場。或者， 在將輔助磁鐵25的上端25u設定成S極之情形中，於以第二磁鐵202A的N極與第一磁鐵201A的S極所形成的磁場重疊有以第二磁鐵202A的N極與輔助磁鐵25的S極所形成的磁場。
此外，亦可於電子槍裝置1安裝有包含非磁性體材料的蓋子80(圖1中的(b))。蓋子80係一邊保持磁場產生源20以及磁軛板30的非接觸狀態一邊覆蓋電子束源10、磁場產生源20以及磁軛板30。此種非接觸狀態亦有助於朝磁軛板30的熱流入阻礙功效。於蓋子80設置有讓從電子槍裝置1釋放的電子束通過的開口80h。在Z軸方向中，電子束源10的絲係與蓋子80的一部分重疊。亦即，蓋子80的開口80h係未位於電子束源10的絲的正上方，兩者在X軸方向或者Y軸方向中處於偏位(offset)的關係。
圖2係顯示電子槍裝置的作用的一例之示意性立體圖。在此，在圖2中適當地省略圖1所示的構件的一部分。
於圖2顯示有蒸鍍裝置5，蒸鍍裝置5係具備電子槍裝置1以及坩堝50。坩堝50係收容蒸鍍材料51。從Z軸方向觀看磁軛板30時，坩堝50係在中心線30c延伸的方向中與磁軛板30、電子槍裝置1、開口30h或者輔助磁鐵25排列。
例如，從Z軸方向觀看磁軛板30時，在圖2的例子中，在X軸方向中依據排列有電子槍裝置1、開口30h、三個磁鐵的組(第一磁鐵201A、第二磁鐵202A以及輔助磁鐵25)、坩堝50，且輔助磁鐵25位於坩堝50與開口30h之間。然而，第一磁鐵201A以及第二磁鐵202A的組與坩堝50之間的距離係比第一磁鐵201B以及第二磁鐵202B的組與坩堝50之間的距離還短。
於圖2以虛線示意性地顯示有以第一磁鐵201A以及第二磁鐵202A所形成的磁力線與由第一磁鐵201B以及第二磁鐵202B所形成的磁力線。以下，將該虛線作為磁力線B。或者，會有簡稱為磁場B、偏向用磁場B等之情形。
例如，由於磁軛板30的下表面30d之側沒有磁場或者磁場非常微弱，因此剛藉由電子束源10所射出的電子束10E難以受到磁場的影響。因此，電子束10E係從磁軛板30的下表面30d之側直線狀地行進至開口30h。此外，由於電子束源10的中心軸10c係相對於磁軛板30的下表面30d傾斜地配置，因此電子束10E係以銳角(＜90°)射出來自磁軛板30的上表面30u的法線之射出角。
當電子束10E通過磁軛板30的開口30h並在磁軛板30的上表面30u之側中受到磁力線B的影響時，則由於電子束E行進之方向與磁力線B略正交，因此勞侖茲(Lorentz)力作用於電子。藉此，電子束10E的軌道被偏向。
例如，電子束10E雖然以從開口30h離開磁軛板30之方式暫時上升，然而會在磁軛板30上一邊接受勞侖茲力一邊飛行。因此，電子束10E係一邊跨越輔助磁鐵25一邊描繪朝上突起的軌跡並下降且命中至位於磁軛板30前方的坩堝50。在此情形中，在從Z軸方向觀看電子束10E之情形中，電子束10E的軌跡係與中心線30c略重疊。
亦即，電子束10E的軌跡係略重疊於中心線30c上。將蒸鍍材料51中之被電子束10E照射之位置作為點51p。從Z軸方向觀看的點51p的外形較佳為例如更接近真圓的形狀。因此，對電子束10E要求優異的收斂性。
當電子束10E照射至坩堝50內的蒸鍍材料51時，蒸鍍材料51被電子束10E加熱，被加熱的部位中的蒸鍍材料51的蒸氣壓係上升。藉此，蒸鍍材料51係從坩堝50朝上方逐漸蒸發。
圖3係顯示電子槍裝置的作用的一例之另一個示意性立體圖。在此，在圖3中顯示有沿著磁軛板30的中心線30c在X－Z軸平面觀看蒸鍍裝置5之情形的電子束源10、第一磁鐵201A、輔助磁鐵25、磁軛板30、坩堝50、蒸鍍材料51以及蓋子80等的配置的樣子。電子束源10係例如具有：絲10f，係作為陰極，用以釋放電子束(熱電子)；以及環狀的陽極10a，係與絲10f對向。此外，雖然未圖示第二磁鐵202A，然而在圖3的例子中第二磁鐵202A係位於第一磁鐵201A的前方。
在圖3中，將沿著蓋子80的上表面之中心線30c上的方向的平行線作為X軸，將相對於蓋子80的上表面80u之法線方向作為Z軸。Z軸係與電子束10E的頂點交叉。
在將二維座標區分成第一象限至第四象限(第一象限1st、第二象限2nd、第三象限3rd、第四象限4th)之情形中，電子束源10係例如屬於第三象限。磁軛板30係例如屬於第三象限。磁軛板30亦可靠近第四象限。然而，磁軛板30的開口30h係屬於第三象限。蓋子80係例如屬於第三象限以及第四象限。然而，蓋子80的開口80h係屬於第三象限。
第一磁鐵201A係例如屬於第三象限以及第四象限。然而，第一磁鐵201A亦有僅屬於第三象限之情形。同樣地，省略圖示的第二磁鐵202A係例如屬於第三象限以及第四象限。然而，第二磁鐵202A亦有僅屬於第三象限之情形。輔助磁鐵25係例如屬於第四象限。然而，輔助磁鐵25亦有屬於第三象限以及第四象限或者僅屬於第四象限之情形。坩堝50以及蒸鍍材料51係例如屬於第四象限。此外，磁場B係形成於第一象限、第二象限以及磁軛板30的上方的象限。
此外，在Z軸方向中，開口30h、80h各者與電子束源10的絲10f係偏移。在Z軸方向中，電子束源10的高度係比坩堝50的上端的高度還低。在Z軸方向中，蓋子80的高度係與坩堝50的上端的高度相同或者比坩堝50的上端的高度還低。例如，在Z軸方向中，蓋子80的上表面80u係位於比坩堝50以及蒸鍍材料51還低的位置。
在此種構成中，當在第三象限中從電子束源10射出電子束10E時，電子束10E係從法線80N以預定的射出角θ釋放後射入至第二象限。尤其，藉由磁軛板30所為的磁性遮蔽，在第三象限中無磁場或者磁場非常微弱。或者，以第三象限中的磁場成為能無視電子束10E的偏向量的程度的向量場之方式設定磁軛板30的磁性遮蔽功效。
此外，第一磁鐵201A與第一磁鐵201B係在X軸方向中分開，第二磁鐵202A與第二磁鐵202B係在X軸方向中分開。因此，在磁軛板30的上表面30u之側中，在開口30h的上方磁場強度相對地變低。
藉此，從電子束源10射出的電子束10E係在第三象限中直線前進，即使在第二象限中亦暫時直線狀地前進。而且，當電子束10E在第二象限中開始受到磁場B的影響時，電子束10E係藉由勞侖茲力在第二象限中開始偏向。在圖3中將電子束10E開始偏向的起始點作為變區點10p。
之後，電子束10E雖然以離開磁軛板30之方式上升，然而由於在第一象限以及第二象限一邊接受勞侖茲力一邊飛行，因此描繪朝上突起的軌跡並跨越輔助磁鐵25後，命中至位於磁軛板30深處的坩堝50。
在此，當將輔助磁鐵25的上端25u的極性反轉成N極或者S極時，例如引起以下的作用。
圖4中的(a)、(b)係顯示電子槍裝置的作用的一例之示意圖。圖4中的(a)、(b)係簡略地顯示從X軸方向觀看磁場之圖。
在圖4中的(a)中顯示已將輔助磁鐵25的上端25u設定成N極之情形的例子。在此情形中，於以第二磁鐵202A的N極與第一磁鐵201A的S極所形成的磁場B重疊有以輔助磁鐵25的N極與第一磁鐵201A的S極所形成的磁場B1 ，並形成有磁場B與磁場B1 所構成的合成磁場。藉此，於電子束10E除了合成有藉由磁場B所接受的勞侖茲力F0 之外還合成有藉由磁場B1 所接受的勞侖茲力Fl 。
在此，由於用以形成磁場B之磁力線係在輔助磁鐵25的正上方與Y軸方向略平行，因此勞侖茲力F0 係朝向磁軛板30垂直地作用。另一方面，由於用以形成磁場B1 之磁力線的曲率比磁場B的磁力線還高且靠近第一磁鐵201A，因此勞侖茲力Fl 係一邊朝向磁軛板30一邊於第一磁鐵201A傾斜。
藉此，合成有勞侖茲力F0 與勞侖茲力Fl 的勞侖茲力係於第一磁鐵201A傾斜，電子束10E的軌道係從中心線30c上偏移至第一磁鐵201A之側。
另一方面，在已將輔助磁鐵25的上端25u設定成S極之情形中，如圖4中的(b)所示，於磁場B重疊有以第二磁鐵202A的N極與輔助磁鐵25的S極所形成的磁場B2 ，並形成有磁場B與磁場B2 所構成的合成磁場。藉此，於電子束10E除了合成有藉由磁場B所接受的勞侖茲力F0 之外還合成有藉由磁場B1 所接受的勞侖茲力F2 。
由於用以形成磁場B2 之磁力線的曲率比磁場B的磁力線還高且靠近第二磁鐵202A，因此勞侖茲力F2 係一邊朝向磁軛板30一邊於第二磁鐵202A傾斜。
藉此，合成有勞侖茲力F0 與勞侖茲力F2 的勞侖茲力係於第二磁鐵202A傾斜，電子束10E的軌道係從中心線30c上偏移至第二磁鐵202A之側。
圖5係顯示輔助磁鐵已動作的情形中的電子槍裝置的作用的一例之示意性立體圖。
在已將輔助磁鐵25的上端25u的極性設定成N極之情形中，電子束10E係在輔助磁鐵25的上方偏移至第一磁鐵201A之側，點51p係比圖2的狀態還偏移至左方。另一方面，在已將輔助磁鐵25的上端25u的極性設定成S極之情形中，電子束10E係在輔助磁鐵25的上方偏移至第二磁鐵202A之側，點51p係比圖2的狀態還偏移至右方。亦即，將輔助磁鐵25的上端25u的極性反覆設定成N極、非極性、S極、非極性、N極…，藉此點51p係將坩堝50的中心作為基準於Y軸方向振動。
在此，在應用了磁極片的電子槍裝置中，由於使一對磁極片對向並在一對磁極片之間局部地形成強的磁場，因此於電子束的掃瞄範圍產生侷限。例如，以坩堝的中心點作為中心以±25mm的範圍的程度於左右振動。
相對於此，在本實施形態的電子槍裝置1中，無須在如同磁極片之間般的狹窄的區域形成局部性的強磁場並使電子束於Y軸方向振動。例如，取代磁極片，將以輔助磁鐵25所形成的磁場(磁場B1 或者磁場B2 )重疊至以第一磁鐵201A以及第二磁鐵202A所形成的磁場B，第一磁鐵201A以及第二磁鐵202A係位於坩堝50的前方且設置於磁軛板30的兩側。藉此，電子束10E的軌道在坩堝50的前方從中心線30c偏移，能使點51p以坩堝50的中心為基準遍及Y軸方向廣範圍地振動。
例如，表1係顯示對輔助磁鐵25通電之線圈電流與點51p從坩堝50的中心移動的移動距離之間的關係之表。P點為於圖5所示的輔助磁鐵25的上端25u的中心點，Q點為顯示第二磁鐵202A的輔助磁鐵25側的端的位置之點。於表1顯示有使用磁通密度計在P點以及Q點所計測的磁通密度(單位為高斯(gauss))。此外，已於Q點的計測值乘上(-1)的值係與在第一磁鐵201A的輔助磁鐵25側的端的位置的磁通密度對應。
[表1]
移動距離(mm) 線圈電流(A) P點(高斯) Q點(高斯)
0 0 0 290
10 0.4 -18 290
20 0.9 -39 290
30 1.2 -55 290
35 1.4 -64 290
由於第二磁鐵202A為永久磁鐵，因此Q點的磁通密度係與線圈電流的值無關，為290高斯(固定)。由於輔助磁鐵25為電磁鐵，因此隨著線圈電流增加，P點的磁通密度會增加。而且，因應線圈電流的增加，輔助磁鐵25所形成之磁場朝磁場B的重疊功效會提高，電子束10E的偏移量增加，點51p的移動距離增加。
例如，如表1所示，作為點51p從坩堝50的中心移動的移動距離，獲得最大的35mm。亦即，點51p係以坩堝50的中心點作為中心在±35mm的範圍於左右大幅地振動。
此外，在X軸方向中，例如將電子束10E的加速能量(單位為keV)減弱或者調高，藉此能將點51p接近至輔助磁鐵25之側或者將點51p遠離輔助磁鐵25。藉此，即使在X軸方向中點51p亦能以坩堝50的中心點作為中心在±35mm的範圍大幅地振動。亦即，在本實施形態中，電子束10E的點51p係涵蓋至70mm見方的廣範圍。
此外，依據本實施形態，並非是改變剛從電子束源10射出的電子束10E的軌道，而是在坩堝50前方改變電子束10E的軌道。因此，在從電子束源10射出直至坩堝50的前方為止之長的距離中維持電子束源10的收斂，即使使電子束源10以中心線30c上作為基準振動，點51p的外形(例如點徑)亦難以變得吝亂。藉此，即使使電子束源10以中心線30c上作為基準於Y軸方向振動，亦能抑制電子束10E朝坩堝50伸出，能將電子束源10的點的全域更確實地照射至蒸鍍材料51。
例如，圖6中的(a)至(c)係顯示比較例的電子束的軌道之示意圖。在圖6中的(a)至(c)中顯示下述樣子：不設置輔助磁鐵25，在剛從電子束源10射出後藉由掃描線圈(未圖示)將電子束10E朝Y軸方向偏離，電子束10E係左右地振動。
例如，如圖6中的(a)所示，將射出至中心線30c上的電子束作為電子束10Ec，將從中心線30c上偏離至左方的電子束作為電子束10El，將從中心線30c上朝右方偏離的電子束作為電子束10Er。
在此種情形中，如圖6中的(b)所示，作用於電子束10El的勞侖茲力Fl 以及作用於電子束10Er的勞侖茲力Fr 係變得比作用於電子束10Ec的勞侖茲力Fc 還大。藉此，電子束10El以及電子束10Er係命中至比電子束10Ec還前方，亦即命中至更靠近電子束源10之側。
因此，如圖6中的(c)所示，電子束10El的點51pl以及電子束10Er的點51pr係位於比電子束10Ec的點51pc還前方。
此種為了反抗作用於電子束10El的勞侖茲力Fl 以及作用於電子束10Er的勞侖茲力Fr 而使點51pl以及點51pr在Y軸方向與點51pc直列狀地排列，需要進一步地將電子束10El、10Er偏向至X軸方向或者Y軸方向。結果，需要使電子束10El、10Er在與於中心線30c上飛行的電子束10Ec不同的磁場分布中飛行，會變得難以將電子束10El、10Er的收斂維持成與電子束10Ec的形狀同樣的形狀。
此外，在本實施形態中，與比較例相比，由於朝蒸鍍材料51之照射(命中)係變成相對於蒸鍍材料51更鉛直(相對於Z軸的角度變小)的狀態，因此即使在蒸鍍材料51消耗且蒸鍍材料51的照射面已朝Z軸方向的下方側移動時，點51p的外形以及照射位置亦難以改變。結果，蒸鍍材料51的蒸發量變成固定，被坩堝50的上端限制之朝蒸鍍材料51的照射範圍縮小之現象變成最低限度。
此外，在本實施形態中，由於未將磁極片應用於電子槍裝置1，因此在蒸鍍中蒸鍍材料不會堆積至磁極片，不會有蒸鍍材料從磁極片再次蒸發而導致蒸鍍膜的污染或者從磁極片剝落的膜混入至坩堝並且再次蒸發之現象。
此外，在本實施形態中，由於未將磁極片應用於電子槍裝置1，因此不會有磁極片的功效在維護之前後變化或者因為蒸鍍中的熱歷程而變化的問題。在習知例中，由於磁極片使用三維的突起形狀，因此將突起部附近的溫度恆常地維持均一此事在物理性上是困難的，溫度變動係會導致磁極片的磁導率的變動。結果，會有以磁極片所形成的磁場分布變動之情形。此外，雖然因為各個支撐構件的熱膨脹係數、維護等之影響而無法避免三維位置的變動，然而在未使用磁極片的本實施形態中電子束10E的收斂性變得更穩定。
此外，在本實施形態中，在Z軸方向中電子束源10的高度變成比坩堝50的上端的高度還低。藉此，根據餘弦定律，確實地抑制從坩堝50蒸發的蒸鍍材料51繞入至電子束源10。
此外，在本實施形態中，在Z軸方向中蓋子80的高度變成與坩堝50的上端的高度同等或者比坩堝50的上端的高度還低。藉此，從坩堝50蒸發的蒸鍍材料51係僅會堆積至蓋子80，確實地抑制蒸鍍材料51繞入至電子束源10。
此外，在本實施形態中，電子槍裝置1係被蓋子80覆蓋。因此，即使蒸鍍材料51朝電子槍裝置1漂浮或者碎片(flake)、粉塵等異物落下至電子槍裝置1，也只要清掃蓋子80或者更換蓋子80即可完成電子槍裝置1的維護。藉此，提升蒸鍍的量產性。
再者，在本實施形態中，蓋子80的開口80h未位於電子束源10的絲10f的正上方，兩者在X軸方向或者Y軸方向中處於偏位的關係。藉此，即使真空容器內的異物從電子槍裝置1的上方落下至電子槍裝置1，異物亦不會直接落下至絲10f。藉此，防止絲10f的電性短路。
圖7係顯示本實施形態的電子槍裝置的另一個形態之示意圖。
為了將電子束10E收斂，電子束源10亦可具有收斂線圈60以取代磁極片。收斂線圈60係設置於例如電子束10E的陽極10a與磁軛板30之間。例如，當從絲10f射出的電子束10E被陽極10a加速並穿過陽極10a時，會被收斂線圈60收斂。而且，被收斂的電子束10E係從磁軛板30的下表面30d之側經由開口30h通過至磁軛板30的上表面30u之側。
在本實施形態中，由於藉由磁軛板30使磁場B難以洩漏至磁軛板30的下表面30d之側，因此收歛線圈60的磁場難以干擾到磁場B。藉此，能提升收斂線圈60對於電子束10E的收斂控制，從而能將收斂性更優異的電子束10E照射至蒸鍍材料51。
此外，亦可於收斂線圈60與磁軛板30之間具備輔助性的掃描線圈。藉此，進一步增加點51p在Y軸方向或者X軸方向中的掃描的自由度。
以上雖然已說明本發明的實施形態，然而本發明並未被限定於上述實施形態，當然能夠施予各種變化。各個實施形態並未侷限於獨立的形態，只要技術上許可則亦能予以複合。
1:電子槍裝置 1st:第一象限 2nd:第二象限 3rd:第三象限 4th:第四象限 5:蒸鍍裝置 10:電子束源 10E,10Ec,10El,10Er:電子束 10a:陽極 10c:中心軸 10f:絲 10p:變曲點 20:磁場產生源 25:輔助磁鐵 25d:下端 25u:上端 30:磁軛板 30c:中心線 30d:下表面 30h,80h:開口 30u,80u:上表面 35:冷卻迴路 40:支撐板 41:基體 50:坩堝 51:蒸鍍材料 51p,51pc,51pl,51pr:點 60:收斂線圈 80:蓋子 80N:法線 201A,201B:第一磁鐵 202A,202B:第二磁鐵 B:磁場、磁力線、偏向用磁場 B1,B2:磁場 F0, F1, F2, Fc, Fr:勞侖茲力 θ:射出角
[圖1]係顯示本實施形態的電子槍裝置之示意性立體圖。 [圖2]係顯示電子槍裝置的作用的一例之示意性立體圖。 [圖3]係顯示電子槍裝置的作用的一例之另一個示意性立體圖。 [圖4]係顯示電子槍裝置的作用的一例之示意圖。 [圖5]係顯示輔助磁鐵已動作的情形中的電子槍裝置的作用的一例之示意性立體圖。 [圖6]係顯示比較例的電子束的軌道之示意圖。 [圖7]係顯示本實施形態的電子槍裝置的另一個形態之示意圖。
1:電子槍裝置
10:電子束源
10c:中心軸
20:磁場產生源
25:輔助磁鐵
25d:下端
25u:上端
30:磁軛板
30c:中心線
30d:下表面
30h,80h:開口
30u:上表面
35:冷卻迴路
40:支撐板
41:基體
80:蓋子
201A,201B:第一磁鐵
202A,202B:第二磁鐵

Claims (11)

  1. 一種電子槍裝置，係具備： 磁軛板，係包含磁性體材料，並具有：第一主面；第二主面，係位於前述第一主面的相反側；以及中心線，係與從前述第一主面朝向前述第二主面之方向正交； 電子束源，係位於前述磁軛板的前述第一主面之側，能夠從前述磁軛板的前述第一主面之側對前述磁軛板的前述第二主面之側射出電子束； 磁場產生源，係設置於前述磁軛板的前述第二主面，並具有配置於前述中心線的兩側的一側之第一磁鐵以及配置於前述兩側的另一側之第二磁鐵，前述第一磁鐵的第一極以及第二極與前述第二磁鐵的第一極以及第二極係成為彼此相反朝向並於前述方向排列，在前述磁軛板的前述第二主面之側中藉由以前述第一磁鐵的第二極與前述第二磁鐵的第一極所形成的磁場將前述電子束的軌道偏向，以前述第一磁鐵的第一極與前述第二磁鐵的第二極所形成的磁場係被限制在前述磁軛板；以及 輔助磁鐵，係在前述方向中從第一極朝向第二極之朝向能夠反轉，且至少一部分在前述方向中從前述磁軛板露出，從前述方向觀看前述磁軛板時在前述中心線延伸的方向中與前述電子束源排列； 於以前述第二磁鐵的第一極與前述第一磁鐵的第二極所形成的磁場會重疊有以前述輔助磁鐵的第一極與前述第一磁鐵的第二極所形成的磁場或者以前述第二磁鐵的第一極與前述輔助磁鐵的第二極所形成的磁場。
  2. 一種電子槍裝置，係具備： 支撐板，係具有：第一主面；第二主面，係位於前述第一主面的相反側；以及中心線，係與從前述第一主面朝向前述第二主面之方向正交； 電子束源，係位於前述支撐板的前述第一主面之側，能夠從前述支撐板的前述第一主面之側對前述支撐板的前述第二主面之側射出電子束； 磁場產生源，係設置於前述支撐板的前述第二主面，並具有配置於前述中心線的兩側的一側之第一磁鐵以及配置於前述兩側的另一側之第二磁鐵，前述第一磁鐵的第一極以及第二極與前述第二磁鐵的第一極以及第二極係成為彼此相反朝向並於前述方向排列，在前述支撐板的前述第二主面之側中藉由以前述第一磁鐵的第二極與前述第二磁鐵的第一極所形成的磁場將前述電子束的軌道偏向；以及 輔助磁鐵，係在前述方向中從第一極朝向第二極之朝向能夠反轉，且至少一部分在前述方向中從前述支撐板露出，從前述方向觀看前述支撐板時在前述中心線延伸的方向中與前述電子束源排列； 於以前述第一磁鐵的第二極與前述第二磁鐵的第一極所形成的磁場會重疊有以前述第一磁鐵的第二極與前述輔助磁鐵的第一極所形成的磁場或者以前述第二磁鐵的第一極與前述輔助磁鐵的第二極所形成的磁場。
  3. 如請求項1所記載之電子槍裝置，其中於前述磁軛板設置有從前述第一主面朝前述第二主面貫通之孔或者切口狀的開口； 前述開口係於前述中心線重疊； 前述電子束源係經由前述開口從前述磁軛板的前述第一主面之側朝前述磁軛板的前述第二主面之側射出前述電子束。
  4. 如請求項3所記載之電子槍裝置，其中前述電子束源係具有： 絲，係釋放電子束；以及 收斂線圈，係收斂前述電子束； 被前述收斂線圈所收斂的前述電子束係從前述磁軛板的前述第一主面之側經由前述開口通過至前述磁軛板的前述第二主面之側。
  5. 3、4中任一項所記載之電子槍裝置，其中進一步具備：蓋子，係包含非磁性體材料，並覆蓋前述電子束源、前述磁軛板以及前述磁場產生源； 於前述蓋子設置有用以使前述電子束通過之開口。
  6. 如請求項5所記載之電子槍裝置，其中在前述方向中於前述電子束源所含有之絲係與前述蓋子的一部分重疊。
  7. 如請求項1或3所記載之電子槍裝置，其中於前述磁軛板的前述第一主面或者前述第二主面形成有冷卻迴路。
  8. 一種蒸鍍裝置，係具備電子槍裝置以及坩堝； 前述電子槍裝置係具備： 磁軛板，係包含磁性體材料，並具有：第一主面；第二主面，係位於前述第一主面的相反側；以及中心線，係與從前述第一主面朝向前述第二主面之方向正交； 電子束源，係位於前述磁軛板的前述第一主面之側，能夠從前述磁軛板的前述第一主面之側對前述磁軛板的前述第二主面之側射出電子束； 磁場產生源，係設置於前述磁軛板的前述第二主面，並具有配置於前述中心線的兩側的一側之第一磁鐵以及配置於前述兩側的另一側之第二磁鐵，前述第一磁鐵的第一極以及第二極與前述第二磁鐵的第一極以及第二極係成為彼此相反朝向並於前述方向排列，在前述磁軛板的前述第二主面之側中藉由以前述第一磁鐵的第二極與前述第二磁鐵的第一極所形成的磁場將前述電子束的軌道偏向，以前述第一磁鐵的第一極與前述第二磁鐵的第二極所形成的磁場係被限制在前述磁軛板；以及 輔助磁鐵，係在前述方向中從第一極朝向第二極之朝向能夠反轉，且至少一部分在前述方向中從前述磁軛板露出，從前述方向觀看前述磁軛板時在前述中心線延伸的方向中與前述電子束源排列； 前述坩堝係在從前述方向觀看前述磁軛板時在前述中心線延伸的方向中與前述磁軛板排列，並能夠收容蒸鍍材料； 於以前述第二磁鐵的第一極與前述第一磁鐵的第二極所形成的磁場會重疊有以前述輔助磁鐵的第一極與前述第一磁鐵的第二極所形成的磁場或者以前述第二磁鐵的第一極與前述輔助磁鐵的第二極所形成的磁場。
  9. 一種蒸鍍裝置，係具備電子槍裝置以及坩堝； 前述電子槍裝置係具備： 支撐板，係具有：第一主面；第二主面，係位於前述第一主面的相反側；以及中心線，係與從前述第一主面朝前述第二主面之方向正交； 電子束源，係位於前述支撐板的前述第一主面之側，能夠從前述支撐板的前述第一主面之側對前述支撐板的前述第二主面之側射出電子束； 磁場產生源，係設置於前述支撐板的前述第二主面，並具有配置於前述中心線的兩側的一側之第一磁鐵以及配置於前述兩側的另一側之第二磁鐵，前述第一磁鐵的第一極以及第二極與前述第二磁鐵的第一極以及第二極係成為彼此相反朝向並於前述方向排列，在前述支撐板的前述第二主面之側中藉由以前述第一磁鐵的第二極與前述第二磁鐵的第一極所形成的磁場將前述電子束的軌道偏向；以及 輔助磁鐵，係在前述方向中從第一極朝向第二極之朝向能夠反轉，且至少一部分在前述方向中從前述支撐板露出，從前述方向觀看前述支撐板時在前述中心線延伸的方向中與前述電子束源排列； 前述坩堝係在從前述方向觀看前述支撐板時在前述中心線延伸的方向中與前述支撐板排列，並能夠收容蒸鍍材料； 於以前述第一磁鐵的第二極與前述第二磁鐵的第一極所形成的磁場會重疊有以前述第一磁鐵的第二極與前述輔助磁鐵的第一極所形成的磁場或者以前述第二磁鐵的第一極與前述輔助磁鐵的第二極所形成的磁場。
  10. 如請求項8或9所記載之蒸鍍裝置，其中在前述方向中前述電子束源的高度係比前述坩堝的上端的高度還低。
  11. 如請求項8或9所記載之蒸鍍裝置，其中進一步具備：蓋子，係包含非磁性體材料並覆蓋前述電子槍裝置，且設置有用以使前述電子束通過之開口； 在前述方向中，前述蓋子的高度係與前述坩堝的上端的高度同等或者比前述坩堝的上端的高度還低。
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