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JP5159724B2 - Electron gun, vacuum processing equipment using electron gun - Google Patents

Electron gun, vacuum processing equipment using electron gun Download PDF

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JP5159724B2 JP2009187181A JP2009187181A JP5159724B2 JP 5159724 B2 JP5159724 B2 JP 5159724B2 JP 2009187181 A JP2009187181 A JP 2009187181A JP 2009187181 A JP2009187181 A JP 2009187181A JP 5159724 B2 JP5159724 B2 JP 5159724B2
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Description

本発明は、高出力電子銃におけるカソード電極位置のズレ、カソード電極保持ピンの変形を防ぐことを目的としたカソード電極保持リングに関するものである。   The present invention relates to a cathode electrode holding ring for the purpose of preventing displacement of a cathode electrode position in a high-power electron gun and deformation of a cathode electrode holding pin.

電子銃(電子ビーム銃)は、主に真空蒸着や金属の溶解精製に用いられている。
電子銃は、フィラメント、カソード電極、アノード電極により形成される。
電子銃は真空槽内で用いられ、カソード電極は、フィラメントによって加熱され、カソード電極から電子が放出される。放出された電子は、ウェネルト電極により狭められ、アノード電極とカソード電極の電位差により引き出され加速し、アノード電極の開口から放出され、真空槽内へ照射される。
An electron gun (electron beam gun) is mainly used for vacuum deposition and metal purification.
The electron gun is formed by a filament, a cathode electrode, and an anode electrode.
The electron gun is used in a vacuum chamber, the cathode electrode is heated by a filament, and electrons are emitted from the cathode electrode. The emitted electrons are narrowed by the Wehnelt electrode, extracted and accelerated by the potential difference between the anode electrode and the cathode electrode, emitted from the opening of the anode electrode, and irradiated into the vacuum chamber.

カソード電極は、ピンを介して保持リングによって保持されている。
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。
保持リングがモリブデンの場合は、電子銃を用いて複数回、真空処理を行うと、カソード電極からの熱伝導や輻射により保持リングのピンと接触する部分が固着する現象が起きる。また、保持リングがタングステンの場合は、真空処理を複数回行い、高温と低温を繰り返すと、ピンと保持リングが熱膨張により変形し、ピンが保持リングから抜けなくなる現象が起こる。更に加熱を行うことで、カソード電極の位置ずれが起こる。
そのためカソード電極やピンと共に保持リングも消耗品として使用されている。
The cathode electrode is held by a holding ring via a pin.
Conventionally, the cathode electrode and the pin are tungsten, and molybdenum or tungsten is used for the holding ring.
When the retaining ring is made of molybdenum, if a vacuum treatment is performed a plurality of times using an electron gun, a phenomenon occurs in which a portion in contact with the pin of the retaining ring is fixed due to heat conduction or radiation from the cathode electrode. In the case where the retaining ring is tungsten, if the vacuum treatment is performed a plurality of times and the high temperature and the low temperature are repeated, the pin and the retaining ring are deformed by thermal expansion, and a phenomenon that the pin cannot be removed from the retaining ring occurs. Further heating causes displacement of the cathode electrode.
Therefore, the holding ring is also used as a consumable item together with the cathode electrode and the pin.

特開2005−268177号公報JP 2005-268177 A

シリコン精製に使用される電子銃において、処理能力を上げることを目的として、カソード電極からの電子放出量を増加することが要求されている。カソード電極から必要な電子量を放出させる為には、フィラメントによるカソード電極加熱時の温度を上げることが必要となるが、カソード電極が高温になった際、輻射、熱伝導によってカソード電極を保持するための周辺構造物も高温にさらされることとなる。   In an electron gun used for silicon purification, it is required to increase the amount of electrons emitted from the cathode electrode for the purpose of increasing the processing capability. In order to release the necessary amount of electrons from the cathode electrode, it is necessary to increase the temperature when the cathode electrode is heated by the filament, but when the cathode electrode becomes high temperature, the cathode electrode is held by radiation and heat conduction. Therefore, the surrounding structure is also exposed to high temperature.

高温にさらされたピンはカソード電極、カソード電極保持リングと固着し、固着した部分はカソード電極ピンの変形に伴う、カソード電極の位置ズレ等の問題を引き起こす。
本発明は、上記固着を防ぐことで、高出力式電子銃、または高出力電子銃を搭載した装置を提供することを目的としている。
The pin exposed to high temperature adheres to the cathode electrode and the cathode electrode holding ring, and the adhered portion causes problems such as misalignment of the cathode electrode accompanying deformation of the cathode electrode pin.
An object of the present invention is to provide a high-power electron gun or a device equipped with a high-power electron gun by preventing the above-described sticking.

上記課題を解決するために、本発明は、リング状の保持部材と、電子を放出するカソード電極と、前記カソード電極を加熱する加熱装置と、前記保持部材と前記カソード電極を電気的に接続する三個以上のピンとを有し、前記カソード電極は、前記ピンを介して、前記保持部材に保持される電子銃であって、前記保持部材の前記ピンと接触する保持側接触面には、炭素、又はタンタルカーバイトが露出された電子銃である。
また、本発明は、前記保持部材には保持側孔が三個以上設けられ、前記保持側孔の内周側面が前記保持側接触面にされ、前記保持側孔の前記ピンが前記保持側孔にそれぞれ嵌入されて前記カソード電極が前記保持部材に保持された電子銃である。
また、本発明は、前記保持部材は、炭素、又はタンタルカーバイトで構成された電子銃である。
また、本発明は、前記保持部材は、タンタルから成る芯材の少なくとも一部表面にタンタルカーバイト膜が形成され、前記タンタルカーバイト膜の表面が前記保持側接触面とされ、前記保持側接触面にはタンタルカーバイトが露出された電子銃である。
また、本発明は、前記ピンと前記カソード電極は、タングステンで形成された電子銃である。
また、本発明は、真空槽と真空ポンプと、上記いずれかの電子銃を有し、前記電子銃は、前記真空槽内部に電子を放出するように構成され、処理対象物の処理を前記真空槽内で行う真空処理装置である。
In order to solve the above problems, the present invention electrically connects a ring-shaped holding member, a cathode electrode that emits electrons, a heating device that heats the cathode electrode, and the holding member and the cathode electrode. Three or more pins, and the cathode electrode is an electron gun held by the holding member via the pins, and the holding side contact surface that contacts the pins of the holding member includes carbon, Alternatively, it is an electron gun with tantalum carbide exposed.
Further, according to the present invention, the holding member is provided with three or more holding side holes, an inner peripheral side surface of the holding side hole is the holding side contact surface, and the pin of the holding side hole is the holding side hole. And an electron gun in which the cathode electrode is held by the holding member.
In the present invention, the holding member is an electron gun made of carbon or tantalum carbide.
Further, in the present invention, the holding member has a tantalum carbide film formed on at least a part of the surface of a core material made of tantalum, and the surface of the tantalum carbide film serves as the holding side contact surface. An electron gun with tantalum carbide exposed on the surface.
The present invention is the electron gun in which the pin and the cathode electrode are formed of tungsten.
The present invention also includes a vacuum chamber, a vacuum pump, and any one of the above electron guns, wherein the electron gun is configured to emit electrons into the vacuum chamber, and the processing of an object to be processed is performed in the vacuum It is the vacuum processing apparatus performed in a tank.

本発明により、カソード電極を保持するためのピンとカソード電極保持リングの固着やピンとカソード電極保持リングとの接触部分の摩擦によりピンが抜けなくなる現象を防ぐことが可能となり、カソード電極温度の上昇に耐えることが可能となる。
また、カソード電極温度の上昇に伴い、カソード電極からの電流放出量を増加させて高出力電子銃として使用することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to prevent the pin from being pulled out due to the fixation of the pin for holding the cathode electrode and the cathode electrode holding ring and the friction of the contact portion between the pin and the cathode electrode holding ring, and withstand the rise in cathode electrode temperature. It becomes possible.
Further, as the cathode electrode temperature rises, the amount of current emission from the cathode electrode can be increased and used as a high-power electron gun.

本発明の電子銃を用いた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 (a):カソード電極の平面図(b):カソード電極のA−A’線截断断面図(A): Plan view of cathode electrode (b): A-A 'line cut-away sectional view of cathode electrode (a):保持部材の平面図(b):保持部材の拡大斜視図(A): Plan view of holding member (b): Enlarged perspective view of holding member 保持側接触面に膜が形成されて成る保持部材の拡大斜視図An enlarged perspective view of a holding member having a film formed on the holding side contact surface

図1の符号50は本発明の電子銃を用いる真空処理装置である。
真空処理装置50は真空槽25と電子銃10を有している。真空槽25には、真空ポンプ39が接続され、真空ポンプ39を動作させると真空槽25内を真空雰囲気にすることができる。
電子銃10は、真空槽25の側面に気密に挿通されている。
Reference numeral 50 in FIG. 1 is a vacuum processing apparatus using the electron gun of the present invention.
The vacuum processing apparatus 50 includes a vacuum chamber 25 and an electron gun 10. 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.
The electron gun 10 is hermetically inserted through the side surface of the vacuum chamber 25.

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、基板30の表面と蒸発源の表面が向かい合って位置している。真空槽25とるつぼ36は接地電位に接続されている。
電子銃10の銃口は蒸着材料35に向けられている。
上記電子銃10を詳述する。図2は、電子銃の断面図である。
At the bottom of the vacuum chamber 25, the vapor deposition material 35 is placed in a crucible 36, and the surface of the substrate 30 and the surface of the evaporation source are located facing each other. The vacuum chamber 25 and the crucible 36 are connected to the ground potential.
The muzzle of the electron gun 10 is directed to the vapor deposition material 35.
The electron gun 10 will be described in detail. FIG. 2 is a sectional view of the electron gun.

電子銃10は筺体11を有しており、筺体11の内部には、カソード部材31と、発熱装置32と、アノード電極3が配置されている。
カソード部材31は、カソード電極1と、保持部材5とを有している。
カソード電極1は円柱状であり、その外周側面には、三個以上(ここでは四個)の電極側孔60が形成されている。
保持部材5はリング形状であり、そのリング形状の内周側面にも、電極側孔60と同数の保持側孔70が形成されている。
The electron gun 10 has a housing 11, and a cathode member 31, a heat generating device 32, and an anode electrode 3 are disposed inside the housing 11.
The cathode member 31 includes the cathode electrode 1 and the holding member 5.
The cathode electrode 1 has a cylindrical shape, and three or more (here, four) electrode side holes 60 are formed on the outer peripheral side surface thereof.
The holding member 5 has a ring shape, and the same number of holding side holes 70 as the electrode side holes 60 are formed on the inner peripheral side surface of the ring shape.

カソード電極1の平面図を図3(a)に示し、カソード電極1のA−A’線截断断面図を図3(b)に示す。
保持部材5の平面図を図4(a)に示し、保持部材5の拡大斜視図を図4(b)に示す。
保持部材5の内周は、カソード電極1の外周よりも大きく形成されており、保持部材5とカソード電極1は、同一平面内で、保持部材5の内周よりも内側にカソード電極1を配置できるように構成されている。
A plan view of the cathode electrode 1 is shown in FIG. 3A, and a cross-sectional view taken along line AA ′ of the cathode electrode 1 is shown in FIG.
A plan view of the holding member 5 is shown in FIG. 4A, and an enlarged perspective view of the holding member 5 is shown in FIG.
The inner periphery of the holding member 5 is formed larger than the outer periphery of the cathode electrode 1, and the holding member 5 and the cathode electrode 1 are arranged in the same plane and the cathode electrode 1 is disposed on the inner side of the inner periphery of the holding member 5. It is configured to be able to.

カソード電極1を保持部材5の中央に配置し、位置合わせをすると、電極側孔60と保持側孔70は互いに対面する位置にそれぞれ配置することができる。
カソード部材31は、電極側孔60の個数、及び、保持側孔70の個数と同数の直線状のピン15を有しており、ピン15の端部の形状・太さは、電極側孔60や保持側孔70に嵌り込む大きさになっている。
When the cathode electrode 1 is arranged at the center of the holding member 5 and aligned, the electrode side hole 60 and the holding side hole 70 can be arranged at positions facing each other.
The cathode member 31 has the same number of linear pins 15 as the number of electrode side holes 60 and the number of holding side holes 70, and the shape and thickness of the ends of the pins 15 are determined according to the electrode side holes 60. Or a size that fits into the holding side hole 70.

電極側孔60と保持側孔70が互いに対面した状態で、ピン15の一端が電極側孔60に嵌り込み、他端が保持側孔70に嵌り込み、カソード電極1と保持部材5は、ピン15によって互いに固定されている。
筺体11の内部には、フィラメント2が配置されている。そのフィラメント2の側方には複数位置に、不図示の支持部が配置されている。
With the electrode side hole 60 and the holding side hole 70 facing each other, one end of the pin 15 is fitted into the electrode side hole 60, the other end is fitted into the holding side hole 70, and the cathode electrode 1 and the holding member 5 are 15 are fixed to each other.
A filament 2 is disposed inside the housing 11. On the side of the filament 2, support portions (not shown) are arranged at a plurality of positions.

保持部材5は、支持部上に乗せられ、互いに固定された保持部材5とカソード電極1は、支持部によって筺体11内で静止されている。この状態では、カソード電極1は、カソード電極1と保持部材5とが、直接接触しないようにピン15を介して保持部材5に保持されている。
フィラメント2は、カソード電極1と、ピン15と、保持部材5と非接触にされており、電子加速電源22が短絡電流を流さないようにしている。
The holding member 5 is placed on the support part, and the holding member 5 and the cathode electrode 1 fixed to each other are stationary in the housing 11 by the support part. In this state, the cathode electrode 1 is held by the holding member 5 via the pin 15 so that the cathode electrode 1 and the holding member 5 do not directly contact each other.
The filament 2 is not in contact with the cathode electrode 1, the pin 15, and the holding member 5, so that the electron acceleration power source 22 does not flow a short-circuit current.

カソード電極1が保持部材5に保持された状態では、保持側孔70の内周面と、ピン15の一端部の外周面が互いに接触し、電極側孔60の内周面とピン15の他端部の外周面とが互いに接触するから、保持側孔70の内周面を保持側接触面と呼び、電極側孔60の内周面を電極側接触面と呼ぶと、保持側接触面には炭素又は、タンタルカーバイトのいずれかが露出されている。   In a state where the cathode electrode 1 is held by the holding member 5, the inner peripheral surface of the holding side hole 70 and the outer peripheral surface of one end of the pin 15 are in contact with each other. Since the outer peripheral surfaces of the end portions are in contact with each other, the inner peripheral surface of the holding side hole 70 is referred to as a holding side contact surface, and the inner peripheral surface of the electrode side hole 60 is referred to as an electrode side contact surface. Either carbon or tantalum carbide is exposed.

炭素が露出される場合、表面に炭素薄膜が形成されている場合と、保持部材5が炭素で形成されている場合とが含まれる。炭素には、グラファイト型、ダイヤモンド型等の結晶型や、無定型の非晶質型とが含まれる。
従って、ピン15は一端が炭素又はタンタルカーバイトのいずれかと接触しており、他端が電極側接触面に露出する材料に接触してカソード電極1が保持部材5に支持されていることになる。
When carbon is exposed, the case where the carbon thin film is formed on the surface and the case where the holding member 5 is formed of carbon are included. Carbon includes a crystal type such as a graphite type and a diamond type, and an amorphous type.
Therefore, one end of the pin 15 is in contact with either carbon or tantalum carbide, and the other end is in contact with the material exposed on the electrode side contact surface, and the cathode electrode 1 is supported by the holding member 5. .

保持部材5は負電圧電源20の出力端子に電気的に接続されている。カソード電極1とピン15と保持部材5は導電性の材質であり、ピン15の一端と保持側接触面が接触してピン15と保持部材5が電気的に接続され、ピン15の他端と電極側接触面が接触し、ピン15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負電圧を出力すると保持部材5とピン15とを介してカソード電極1に負電圧が印加されるように構成されている。   The holding member 5 is electrically connected to the output terminal of the negative voltage power supply 20. The cathode electrode 1, the pin 15, and the holding member 5 are conductive materials, and one end of the pin 15 and the holding-side contact surface come into contact with each other to electrically connect the pin 15 and the holding member 5. When the electrode-side contact surface comes into contact, the pin 15 and the cathode electrode 1 are electrically connected, the negative voltage power source 20 is activated and a negative voltage is output from the output terminal, the cathode electrode 1 is passed through the holding member 5 and the pin 15. Is configured to be applied with a negative voltage.

カソード電極1の表面に、窪みから成る凹部16が形成されている。
カソード電極1の裏面には、その裏面から離間した下方位置にフィラメント2が配置されている。
フィラメント2には、加熱電源21が接続されている。加熱電源21は、フィラメント2に電流を流し、フィラメント2を所定の温度に発熱させるように構成されており、フィラメント2は、真空中で通電されると、カソード電極1を加熱すると共に、電子を放出する。
On the surface of the cathode electrode 1, a recess 16 made of a depression is formed.
On the back surface of the cathode electrode 1, a filament 2 is disposed at a lower position away from the back surface.
A heating power source 21 is connected to the filament 2. The heating power source 21 is configured to cause a current to flow through the filament 2 so that the filament 2 generates heat to a predetermined temperature. When the filament 2 is energized in vacuum, the cathode 2 heats the cathode electrode 1 and supplies electrons. discharge.

フィラメント2には、さらに電子加速電源22が接続されており、電子加速電源22を動作させると、フィラメント2には、フィラメント2の電圧がカソード電極1の電圧よりも低くなるように、負の電子加速電圧が印加される。ここでは、フィラメント2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。   An electron acceleration power source 22 is further connected to the filament 2. When the electron acceleration power source 22 is operated, the filament 2 has negative electrons so that the voltage of the filament 2 is lower than the voltage of the cathode electrode 1. An acceleration voltage is applied. Here, a voltage is applied to the filament 2 so as to be 1.5 kV lower than the voltage of the cathode electrode 1.

その状態でフィラメント2から電子が放出されると、電子はカソード電極1へ向かって加速され、カソード電極1に衝突する。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。
カソード電極1の表面には、その表面から離間した上方位置にアノード電極3が配置されている。
When electrons are emitted from the filament 2 in this state, the electrons are accelerated toward the cathode electrode 1 and 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.
On the surface of the cathode electrode 1, an anode electrode 3 is disposed at an upper position separated from the surface.

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、筺体11に接続されており、接地電位となっている。
The anode electrode 3 has a cylindrical shape, and one opening (cathode side opening 18) of the anode electrode 3 faces the recess 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 connected to the housing 11 and has a ground potential.

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.

発熱装置32を起動してカソード電極1を所定の温度(ここでは2850K程度)まで加熱し、カソード電極1を加熱する。所定の温度に加熱後に負電圧電源20を起動し、アノード電極3とカソード電極1間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、加熱された電子は、カソード電極1の表面から引き出される。   The heating device 32 is activated to heat the cathode electrode 1 to a predetermined temperature (here, about 2850 K), and the cathode electrode 1 is heated. When the negative voltage power supply 20 is activated after heating to a predetermined temperature and a voltage is applied between the anode electrode 3 and the cathode electrode 1, the heated electrons are caused by the potential difference (40 kV in this case) between the anode electrode 3 and the cathode electrode 1, It is pulled out from the surface of the cathode electrode 1.

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には、負電圧電源20が接続され、カソード電極1と等電圧が印加されている。
カソード電極1の形状は、円柱であり、表面の中央に外周が円形の窪みから成る凹部16が形成されている。凹部16の表面は凹レンズ状である。
A ring-shaped Wehnelt electrode 4 is disposed above the cathode electrode 1.
A negative voltage power supply 20 is connected to the Wehnelt electrode 4, and an equal voltage to the cathode electrode 1 is applied.
The shape of the cathode electrode 1 is a cylinder, and a concave portion 16 having a circular outer periphery is formed at the center of the surface. The surface of the recess 16 has a concave lens shape.

ウェネルト電極4は、カソード電極1から放出された電子を収束させ、アノード電極3とカソード電極1の電位差で電子を引き出し、真空槽25へ放出する。
凹部16から引き出された電子は、凹部16表面の形状により筒状のアノード電極3内部で収束するように構成されており、ウェネルト電極4に狭められた電子は、アノード電極3内で収束した後、アノード電極3内を進行し、アノード電極3の真空槽25側の開口から真空槽25内へ放出される。
The Wehnelt electrode 4 converges the electrons emitted from the cathode electrode 1, extracts the electrons by the potential difference between the anode electrode 3 and the cathode electrode 1, and emits them to the vacuum chamber 25.
The electrons drawn from the recess 16 are configured to converge inside the cylindrical anode electrode 3 due to the shape of the surface of the recess 16, and the electrons narrowed in the Wehnelt electrode 4 are converged in the anode electrode 3. Then, it travels through the anode electrode 3 and is discharged into the vacuum chamber 25 from the opening of the anode electrode 3 on the vacuum chamber 25 side.

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と加熱電源21の電源を切り、薄膜が形成された基板30を真空槽25から搬出室を介して大気雰囲気中へ取出し、一回のプロセスを終える。   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 thickness is formed on the surface of the substrate 30, the negative voltage power source 20 and the heating power source 21 are turned off, and the substrate 30 on which the thin film is formed is taken out from the vacuum chamber 25 into the atmosphere through the carry-out chamber. Finish the process once.

保持部材5は、カーボン、グラファイト、又はタンタルカーバイトのいずれか一種で構成され、カソード電極1とピン15は、タングステンで構成されている。カーボン、グラファイト、とタンタルカーバイトのそれぞれの融点はタングステンの融点より高いので、上記プロセスを行いカソード電極1が所定の温度に加熱され、カソード電極1からの輻射やカソード電極1からピン15を介した熱伝導によって保持側接触面がタングステンの融点程度の温度に昇温しても溶融されず、ピン15は固着されない。   The holding member 5 is made of any one of carbon, graphite, or tantalum carbide, and the cathode electrode 1 and the pin 15 are made of tungsten. Since the melting points of carbon, graphite, and tantalum carbide are higher than those of tungsten, the cathode electrode 1 is heated to a predetermined temperature by the above process, and radiation from the cathode electrode 1 and the cathode electrode 1 through the pin 15 are performed. Even if the holding-side contact surface is heated to a temperature about the melting point of tungsten due to the heat conduction, the pin 15 is not fixed.

カーボン、グラファイト、とタンタルカーバイトのそれぞれとタングステンとの摩擦係数は、タングステンとモリブデンとの摩擦係数やタングステン同士の摩擦係数と比べて小さい。従って、上記プロセスを複数回行い、カソード部材31が高温と低温に繰り返し成ってピン15と保持部材5が熱膨張したときに、ピン15と保持部材5の膨張量の違いによって保持側接触面と接触するピン15が擦れても、ピン15が保持部材5から抜けなくなる現象は起こらず、カソード電極1の位置は、ずれない。   The friction coefficient between tungsten of carbon, graphite, and tantalum carbide and tungsten is smaller than the friction coefficient between tungsten and molybdenum and the friction coefficient between tungsten. Therefore, when the above process is performed a plurality of times and the cathode member 31 is repeatedly formed at a high temperature and a low temperature and the pin 15 and the holding member 5 are thermally expanded, the holding-side contact surface and Even when the contacting pin 15 is rubbed, the phenomenon that the pin 15 does not come off the holding member 5 does not occur, and the position of the cathode electrode 1 does not shift.

上記では、保持部材5は、カーボン、グラファイト、又はタンタルカーバイトのいずれか一種で構成されたが、タンタルから成る芯材の少なくとも一部表面にタンタルカーバイト膜を形成し、タンタルカーバイト膜の表面を保持側接触面として保持部材5を形成し、保持側接触面以外は芯材が露出していてもよい。   In the above, the holding member 5 is made of any one of carbon, graphite, and tantalum carbide. However, the holding member 5 is formed of a tantalum carbide film on at least a part of the surface of the core material made of tantalum. The holding member 5 may be formed with the surface as the holding side contact surface, and the core material may be exposed except for the holding side contact surface.

図5に、タングステン又はタンタルから成る芯材の表面に保持側孔70が形成され、保持側孔70の内周面にカーボン膜、グラファイト膜、又はタンタルカーバイト膜のいずれか一種の膜、又は二種以上の膜71が形成され、保持側孔70以外は芯材が露出している保持部材5の拡大斜視図を示す。
また、タンタルから成る芯材の全表面にタンタルカーバイト膜を形成し、タンタルカーバイト膜の表面を保持側接触面として保持部材5を形成してもよい。
In FIG. 5, a holding side hole 70 is formed on the surface of a core material made of tungsten or tantalum, and a carbon film, a graphite film, or a tantalum carbide film is formed on the inner peripheral surface of the holding side hole 70, or An enlarged perspective view of the holding member 5 in which two or more kinds of films 71 are formed and the core material is exposed except for the holding side hole 70 is shown.
Alternatively, a tantalum carbide film may be formed on the entire surface of the core material made of tantalum, and the holding member 5 may be formed using the surface of the tantalum carbide film as the holding-side contact surface.

保持側接触面にタンタルカーバイトを露出させるには、浸炭と呼ばれる方法で製作する。浸炭では、固体炭素の粉末の中にタンタルから成る保持側孔70が形成された芯材の全表面を露出させて埋め込む状態で加熱して保持側孔70の内周面を含む保持部材5の全表面をタンタルカーバイト化する。
上述した保持側孔70と電極側孔60は、貫通孔でも有底孔でもよい。
In order to expose the tantalum carbide on the holding side contact surface, it is manufactured by a method called carburizing. In the carburizing, the holding member 5 including the inner peripheral surface of the holding side hole 70 is heated by exposing and embedding the entire surface of the core material in which the holding side hole 70 made of tantalum is formed in the solid carbon powder. Convert all surfaces to tantalum carbide.
The holding side hole 70 and the electrode side hole 60 described above may be through holes or bottomed holes.

なお、上記実施例の説明では、フィラメント2を鉛直下方、カソード電極1を鉛直上方に配置して説明したが、ピン15の両端は、電極側孔60と保持側孔70にそれぞれ嵌入されており、保持部材5は不図示の支持部に固定されているから、上下逆や、斜傾して配置される場合でも、カソード電極1が保持部材5から脱落しないようになっている。   In the description of the above embodiment, the filament 2 is disposed vertically downward and the cathode electrode 1 is disposed vertically upward. However, both ends of the pin 15 are fitted in the electrode side hole 60 and the holding side hole 70, respectively. Since the holding member 5 is fixed to a support portion (not shown), the cathode electrode 1 does not fall off the holding member 5 even when it is disposed upside down or obliquely.

但し、本発明はピン15の両端が電極側孔60と保持側孔70内に嵌入されている場合に限定されず、重力に対する電子銃の上下位置が決まっており、落下しないように配置できる場合は、保持側孔70に替えて保持部材5に溝を設け、ピン15の一端を、溝底面に乗せるようにしてもよい。
この場合は、溝内周面が保持側接触面となり、炭素又はタンタルカーバイトを露出させることができる。
However, the present invention is not limited to the case where both ends of the pin 15 are fitted in the electrode side hole 60 and the holding side hole 70, but the vertical position of the electron gun with respect to gravity is determined and can be arranged so as not to fall. Instead of the holding side hole 70, a groove may be provided in the holding member 5, and one end of the pin 15 may be placed on the bottom surface of the groove.
In this case, the inner circumferential surface of the groove becomes the holding side contact surface, and carbon or tantalum carbide can be exposed.

1……カソード電極
2……フィラメント
3……アノード電極
5……保持部材
10……電子銃
15……ピン
25……真空槽
31……カソード部材
32……発熱装置
35……蒸着材料
39……真空ポンプ
50……真空処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cathode electrode 2 ... Filament 3 ... Anode electrode 5 ... Holding member 10 ... Electron gun 15 ... Pin 25 ... Vacuum chamber 31 ... Cathode member 32 ... Heating device 35 ... Deposition material 39 ... ... Vacuum pump 50 ... Vacuum processing equipment

Claims (6)

リング状の保持部材と、電子を放出するカソード電極と、前記カソード電極を加熱する加熱装置と、前記保持部材と前記カソード電極を電気的に接続する三個以上のピンとを有し、前記カソード電極は、前記ピンを介して、前記保持部材に保持される電子銃であって、
前記保持部材の前記ピンと接触する保持側接触面には、炭素、又はタンタルカーバイトが露出された電子銃。
A ring-shaped holding member; a cathode electrode that emits electrons; a heating device that heats the cathode electrode; and three or more pins that electrically connect the holding member and the cathode electrode. Is an electron gun held by the holding member via the pin,
An electron gun in which carbon or tantalum carbide is exposed on a holding-side contact surface that contacts the pin of the holding member.
前記保持部材には保持側孔が三個以上設けられ、前記保持側孔の内周側面が前記保持側接触面にされ、前記保持側孔の前記ピンが前記保持側孔にそれぞれ嵌入されて前記カソード電極が前記保持部材に保持された請求項1記載の電子銃。   The holding member is provided with three or more holding side holes, an inner peripheral side surface of the holding side hole is set to the holding side contact surface, and the pins of the holding side holes are fitted into the holding side holes, respectively. The electron gun according to claim 1, wherein a cathode electrode is held by the holding member. 前記保持部材は、炭素、又はタンタルカーバイトで構成された請求項1又は2のいずれか1項記載の電子銃。   The electron gun according to claim 1, wherein the holding member is made of carbon or tantalum carbide. 前記保持部材は、タンタルから成る芯材の少なくとも一部表面にタンタルカーバイト膜が形成され、前記タンタルカーバイト膜の表面が前記保持側接触面とされ、前記保持側接触面にはタンタルカーバイトが露出された請求項1又は2のいずれか1項記載の電子銃。   In the holding member, a tantalum carbide film is formed on at least a part of the surface of a core material made of tantalum, the surface of the tantalum carbide film is used as the holding side contact surface, and the tantalum carbide is formed on the holding side contact surface. The electron gun according to claim 1, wherein is exposed. 前記ピンと前記カソード電極は、タングステンで形成された請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の電子銃。   The electron gun according to claim 1, wherein the pin and the cathode electrode are made of tungsten. 真空槽と真空ポンプと、請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の電子銃を有し、
前記電子銃は、前記真空槽内部に電子を放出するように構成され、
処理対象物の処理を前記真空槽内で行う真空処理装置。
A vacuum chamber, a vacuum pump, and the electron gun according to any one of claims 1 to 5,
The electron gun is configured to emit electrons into the vacuum chamber;
The vacuum processing apparatus which processes a process target object in the said vacuum chamber.
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JPH065238A (en) * 1992-06-18 1994-01-14 Mitsubishi Electric Corp Cathode for electron beam welder
JP2546143B2 (en) * 1993-06-17 1996-10-23 日本電気株式会社 Electron gun for electron beam processing machine
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