特許 7197927 電子ビーム発生装置及びアタッチメント部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-20

(45)【発行日】2022-12-28

(54)【発明の名称】電子ビーム発生装置及びアタッチメント部材

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/06 20060101AFI20221221BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20221221BHJP

   C23C 14/30 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

H01J37/06 B

H01J37/305 Z

C23C14/30 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021003889

(22)【出願日】2021-01-14

(65)【公開番号】P2021132025

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2021-10-25

(31)【優先権主張番号】P 2020026887

(32)【優先日】2020-02-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501484976

【氏名又は名称】株式会社 プラズマテック

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀧澤 雄次

(72)【発明者】

【氏名】瀧澤 忠雄

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 建雄

【審査官】後藤 大思

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１３１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２７３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３４５４８１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１７６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィラメント本体、前記フィラメント本体の一端に連なる第１フィラメント脚、及び、前記フィラメント本体の他端に連なる第２フィラメント脚を有するフィラメントと、
前記第１フィラメント脚の第１被保持部分を保持する第１保持部と、
前記第２フィラメント脚の第２被保持部分を保持する第２保持部と、
前記第１フィラメント脚において前記第１被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第１被包囲部分を非接触で包囲する筒状の形態を有する第１包囲部と、
前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第２被包囲部分を非接触で包囲する筒状の形態を有する第２包囲部と、
を含み、
前記第１フィラメント脚において前記第１被保持部分と前記フィラメント本体の一端との間が第１剥き出し部分であり、
前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分と前記フィラメント本体の他端との間が第２剥き出し部分であり、
前記第１剥き出し部分の長さに対する前記第１被包囲部分の長さの割合は６０％以上であり、
前記第２剥き出し部分の長さに対する前記第２被包囲部分の長さの割合は６０％以上である、
ことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項2】

請求項１記載の蒸着用電子ビーム発生装置において、
前記第１剥き出し部分の長さに対する前記第１被包囲部分の長さの割合は８０％以上であり、
前記第２剥き出し部分の長さに対する前記第２被包囲部分の長さの割合は８０％以上である、
ことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項3】

フィラメント本体、前記フィラメント本体の一端に連なる第１フィラメント脚、及び、前記フィラメント本体の他端に連なる第２フィラメント脚を有するフィラメントと、
前記第１フィラメント脚の第１被保持部分を保持する第１保持部と、
前記第２フィラメント脚の第２被保持部分を保持する第２保持部と、
前記第１フィラメント脚において前記第１被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第１被包囲部分を非接触で包囲する第１包囲部と、
前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第２被包囲部分を非接触で包囲する第２包囲部と、
を含み、
前記第１フィラメント脚において前記第１被保持部分と前記フィラメント本体の一端との間が第１剥き出し部分であり、
前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分と前記フィラメント本体の他端との間が第２剥き出し部分であり、
前記第１剥き出し部分の長さに対する前記第１被包囲部分の長さの割合は６０％以上であり、
前記第２剥き出し部分の長さに対する前記第２被包囲部分の長さの割合は６０％以上であり、
前記第１包囲部は、前記第１被包囲部分から放射された熱を吸収し且つ前記第１被包囲部分から放出された熱電子を遮断する筒状の形態を有し、
前記第２包囲部は、前記第２被包囲部分から放射された熱を吸収し且つ前記第２被包囲部分から放出された熱電子を遮断する筒状の形態を有する、
ことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項4】

請求項３記載の蒸着用電子ビーム発生装置において、
前記第１包囲部をクランプする第１クランプ機構と、
前記第２包囲部をクランプする第２クランプ機構と、
を含むことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項5】

フィラメント本体、前記フィラメント本体の一端に連なる第１フィラメント脚、及び、前記フィラメント本体の他端に連なる第２フィラメント脚を有するフィラメントと、
前記第１フィラメント脚の第１被保持部分を保持する第１保持部と、
前記第２フィラメント脚の第２被保持部分を保持する第２保持部と、
前記第１フィラメント脚において前記第１被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第１被包囲部分を非接触で包囲する第１包囲部と、
前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第２被包囲部分を非接触で包囲する第２包囲部と、
を含み、
前記第１フィラメント脚において前記第１被保持部分と前記フィラメント本体の一端との間が第１剥き出し部分であり、
前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分と前記フィラメント本体の他端との間が第２剥き出し部分であり、
前記第１剥き出し部分の長さに対する前記第１被包囲部分の長さの割合は６０％以上であり、
前記第２剥き出し部分の長さに対する前記第２被包囲部分の長さの割合は６０％以上であり、
前記第１保持部と前記第１包囲部とが一体化されており、
前記第２保持部と前記第２包囲部とが一体化されている、
ことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項6】

請求項５記載の蒸着用電子ビーム発生装置において、
前記第１保持部及び前記第１包囲部により第１アタッチメント部材が構成され、
前記第２保持部及び前記第２包囲部により第２アタッチメント部材が構成され、
前記第１アタッチメント部材と前記第２アタッチメント部材は互いに同一の形態を有する、
ことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項7】

請求項１記載の蒸着用電子ビーム発生装置において、
前記第１保持部及び前記第１包囲部は、前記第１被包囲部分が通過する第１空洞を備えた第１構造体であり、
前記第１構造体は、前記第１被包囲部分から放出された熱を吸収し且つ前記第１被包囲部分から放出された熱電子を遮断し、
前記第２保持部及び前記第２包囲部は、前記第２被包囲部分が通過する第２空洞を備えた第２構造体であり、
前記第２構造体は、前記第２被包囲部分から放出された熱を吸収し且つ前記第２被包囲部分から放出された熱電子を遮断する、
ことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項8】

請求項１記載の蒸着用電子ビーム発生装置において、
前記第１フィラメント脚は、前記第１被包囲部分を含む第１直線部分と、屈曲部を介して前記第１直線部分に連なる傾斜部分と、を有し、
前記第２フィラメント脚は、前記第２被包囲部分を含む第２直線部分を有し、
前記第１包囲部は、前記屈曲部又はその近傍まで伸びており、
前記第１包囲部の長さと前記第２包囲部の長さは同じである、
ことを特徴とする蒸着用電子ビーム発生装置。

【請求項9】

電子ビームを生じさせるフィラメントにおけるフィラメント脚を非接触で包囲する包囲部を含み、
前記包囲部は前記フィラメント脚の中心軸方向に伸長した中空形態を有し、
前記フィラメント脚は、被保持部分とそれに連なる剥き出し部分とにより構成され、
前記包囲部は、前記剥き出し部分の内で前記被保持部分に連なる被包囲部分を包囲し、
前記剥き出し部分の長さに対する前記被包囲部分の長さの割合は６０％以上である、
ことを特徴とする電子ビーム発生装置用のアタッチメント部材。

【請求項10】

請求項９記載のアタッチメント部材において、
前記包囲部と一体化された底部を含み、
前記底部は前記被保持部分が差し込まれる保持孔を有する、
ことを特徴とする電子ビーム発生装置用のアタッチメント部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子ビーム発生装置及びアタッチメント部材に関し、特に、蒸着用電子ビームの品質を高める技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電子ビーム蒸着法に基づく真空蒸着装置は、電子ビーム発生装置を有する（例えば、特許文献１を参照）。そのような真空蒸着装置において、電子ビーム発生装置で生じた電子ビームが、磁界等の作用によって曲げられつつ、坩堝内の蒸着材料へ照射される。これにより蒸着材料が蒸発し、対象物の表面に蒸着膜が生じる。電子ビーム発生装置は電子銃又は電子ビーム銃とも言われる。

【0003】

電子ビーム発生装置には、熱電子を放出するフィラメントを有する。フィラメントは、一般に、フィラメント本体及び２つのフィラメント脚を有する。フィラメント本体の形態として多様なものが知られている。各フィラメント脚の全部又は大半は、通常、単純な形態、具体的には直線状の形態を有している。

【0004】

特許文献２には、蒸着用電子ビーム発生装置が開示されている。その電子ビーム発生装置において、各フィラメント脚の中間部分には線状部材が巻き付けられている。特許文献２には、各フィラメント脚を非接触で包み込む部材は開示されていない。

【0005】

なお、特許文献３には、プラズマ生成のためのイオン源が開示されている。そのイオン源は、イオン注入において用いられるものであり、蒸着において用いられるものではない。イオン源は、プラズマ生成容器内に配置されたフィラメントを有している。フィラメントは、それ全体としてＵ字状の形態を有し、具体的には、円弧状の形態を有する中間部分と、中間部分の両端から伸びる２つの線状部分と、により構成されている。各線状部分の根本付近（具体的には、原料ガスが付着すると、原料ガスが液化する箇所）が鞘により包まれている。各線状部分の長さに比べて各鞘の長さはかなり小さい。プラズマ生成容器内でのアーク放電量を増大させるためには、フィラメントにおける露出部分を増大した方がよく、このため、各鞘の機能を確保できる限りにおいて、各鞘の長さを小さくした方がよいものと解される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－１９２９０３号公報

【文献】特開２００３－２９７２７３号公報

【文献】特開２００３－３１７６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、蒸着用電子ビーム発生装置において、電子ビームの品質を高めることにある。あるいは、本発明の目的は、蒸着用電子ビーム発生装置において、フィラメント本体の温度を高められるようにし又はフィラメント本体の温度分布を均一化することにある。あるいは、本発明の目的は、フィラメント本体以外からの熱電子の放出を抑制することにある。あるいは、本発明の目的は、フィラメントの寿命を延ばすことにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る電子ビーム発生装置は、フィラメント本体、前記フィラメント本体の一端に連なる第１フィラメント脚、及び、前記フィラメント本体の他端に連なる第２フィラメント脚を有するフィラメントと、前記第１フィラメント脚の第１被保持部分を保持する第１保持部と、前記第２フィラメント脚の第２被保持部部分を保持する第２保持部と、前記第１フィラメント脚において前記第１被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第１被包囲部分を非接触で包囲する第１包囲部と、前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分よりも前記フィラメント本体側に存在する第２被包囲部分を非接触で包囲する第２包囲部と、を含み、前記第１フィラメント脚において前記第1被保持部分と前記フィラメント本体の一端との間が第１剥き出し部分であり、前記第２フィラメント脚において前記第２被保持部分と前記フィラメント本体の他端との間が第２剥き出し部分であり、前記第１剥き出し部分の長さに対する前記第１被包囲部分の長さの割合は６０％以上であり、前記第２剥き出し部分の長さに対する前記第２被包囲部分の長さの割合は６０％以上である、ことを特徴とする。

【0009】

本発明に係るアタッチメント部材は、電子ビームを生じさせるフィラメントにおけるフィラメント脚を非接触で包囲する包囲部を含み、前記包囲部は前記フィラメント脚の軸中心方向に伸長した中空形態を有し、前記フィラメント脚は、被保持部分とそれに連なる剥き出し部分とにより構成され、前記包囲部は、前記剥き出し部分の内で前記被保持部分に連なる被包囲部分を包囲し、前記剥き出し部分の長さに対する前記被包囲部分の長さの割合は６０％以上である、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、蒸着用電子ビーム発生装置において、電子ビームの品質を高められる。あるいは、本発明によれば、蒸着用電子ビーム発生装置において、フィラメント本体の温度を高められ又はフィラメント本体の温度分布を均一化できる。あるいは、本発明によれば、フィラメント本体以外からの熱電子の放出を抑制できる。あるいは、本発明によれば、フィラメントの寿命を延ばせる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る電子ビーム発生装置を示す側面図である。

【図2】フィラメントアセンブリの第１例を示す斜視図である。

【図3】フィラメントアセンブリの第１例を示す断面図である。

【図4】一方のフィラメント脚及びシースを示す側面図である。

【図5】他方のフィラメント脚及びシースを示す側面図である。

【図6】フィラメントアセンブリの第２例を示す断面図である。

【図7】フィラメントアセンブリの第３例を示す断面図である。

【図8】フィラメントアセンブリの第４例を示す断面図である。

【図9】フィラメントアセンブリの第５例を示す断面図である。

【図10】フィラメントの第１変形例を示す図である。

【図11】アタッチメント部材の変形例を示す図である。

【図12】構造体の変形例を示す図である。

【図13】フィラメントの第２変形例を示す図である。

【図14】第２実施形態に係る電子ビーム発生装置を示す側面図である。

【図15】比較例に係るフィラメントアセンブリを示す断面図である。

【図16】蒸着装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

【0013】

（１）実施形態の概要
実施形態に係る蒸着用電子ビーム発生装置は、フィラメント、第１保持部、第２保持部、第１包囲部、及び、第２包囲部を含む。フィラメントは、フィラメント本体、フィラメント本体の一端に連なる第１フィラメント脚、及び、フィラメント本体の他端に連なる第２フィラメント脚、を有する。第１保持部は、第１フィラメント脚の第１被保持部分を保持する部材である。第２保持部は、第２フィラメント脚の第２被保持部分を保持する部材である。第１包囲部は、第１フィラメント脚において第１被保持部分よりもフィラメント本体側に存在する第１被包囲部分を非接触で包囲する部材である。第２包囲部は、第２フィラメント脚において第２被保持部分よりもフィラメント本体側に存在する第２被包囲部分を非接触で包囲する部材である。第１フィラメント脚において第１被保持部分とフィラメント本体の一端との間が第１剥き出し部分である。第２フィラメント脚において第２被保持部分とフィラメント本体の他端との間が第２剥き出し部分である。第１剥き出し部分の長さに対する第１被包囲部分の長さの割合は６０％以上である。第２剥き出し部分の長さに対する第２被包囲部分の長さの割合は６０％以上である。

【0014】

以下、場合により、第１フィラメント脚及び第２フィラメント脚をいずれもフィラメント脚と称し、第１被保持部分及び第２被保持部分をいずれも被保持部分と称し、第１被包囲部分及び第２被包囲部分をいずれも被包囲部分と称し、第１剥き出し部分及び第２剥き出し部分をいずれも剥き出し部分と称する。また、第１保持部及び第２保持部をいずれも保持部と称し、第１包囲部及び第２包囲部をいずれも包囲部と称する。

【0015】

上記構成によれば、フィラメント脚における剥き出し部分の大部分（具体的には６０％以上の部分）が包囲部により包囲されるので、以下に説明する複数の利点の全部又は一部を得られる。

【0016】

フィラメント脚の被包囲部分から放出された輻射エネルギーが包囲部に到達し、その輻射エネルギーが包囲部において吸収される。後述する構成例では、フィラメント脚から包囲部への熱伝導も生じる。輻射（及び熱伝導）により包囲部の温度が上昇する。フィラメント脚における被包囲部分が高温体としての包囲部により非接触で包み込まれるので、フィラメント脚での温度低下が抑制され、フィラメント脚を介した熱流出が抑制される。つまり、フィラメント脚の温度が引き上げられる。その結果、フィラメント本体の温度が高くなり、あるいは、フィラメント本体における温度分布が均一化される。特に、フィラメント本体の一端付近及び他端付近での温度低下を効果的に抑制できる。これにより、フィラメント本体からの熱電子の放出量を増大できる。つまり、電子ビームの品質を高められる（第１の利点）。

【0017】

例えば、２つのフィラメント脚が熱電子引き出し方向に直交している場合であって、２つの包囲部が設けられていない場合、２つのフィラメント脚から放出される熱電子により、電子ビームが広がってしまうおそれが生じる。これに対し、上記構成を採用すれば、被包囲部分から放出された熱電子を包囲部で遮断できるので、電子ビームの品質の低下を防止又は抑制できる（第２の利点）。

【0018】

本発明者らの実験によれば、酸素雰囲気の中でフィラメントを使用した場合、上記構成の採用により、フィラメントの寿命を延ばせることが確認されている。具体的に説明すると、包囲部を用いない場合、フィラメント脚の中間部位で酸化が促進し、そこが細径化し、最終的に破断が生じてしまう。これに対し、包囲部によりフィラメント脚を非接触で包み込めば、酸化を抑制できる（第３の利点）。その理由として、フィラメント脚それ全体の温度が上がり、フィラメント脚において酸化を生じさせ易い中間温度が生じ難くなった可能性、包囲部それ自体により酸素分子がフィラメント脚に到達し難くなった可能性、及び、包囲部内に放出された酸化粒子により酸素分子がフィラメント脚に到達し難くなった可能性、を指摘できる。複数の酸化抑制メカニズムが同時に働いている可能性も指摘できる。

【0019】

なお、剥き出し部分の長さは、フィラメント脚が有する仮想的な中心軸に沿った長さであり、これと同様に、被包囲部分の長さは、フィラメント脚が有する仮想的な中心軸に沿った長さである。被包囲部分の長さは包囲部の長さでもある。各長さは材軸に沿った長さである。材軸は、部材の長手方向に沿った各位置での断面（横断面）上の重心点を通る軸である。

【0020】

剥き出し部分において被包囲部分が支配的でない場合、具体的には、剥き出し部分の長さに対する被包囲部分の長さの割合が６０％未満である場合、フィラメント本体の両端部からの熱流出によるフィラメント本体の温度低下を十分に抑制できず、あるいは、フィラメント本体において温度のばらつきが生じる。よって、電子ビームの品質を高めるためには、剥き出し部分の大半又は大部分を被包囲部分とすることが求められる。具体的には、剥き出し部分の長さに対する被包囲部分の長さの割合を６０％以上にすることが求められる。電子ビームの品質をより高めるためには、その割合を８０％以上に、特に望ましくは８５％以上にした方がよい。剥き出し部分それ全体が包囲部により包囲されてもよく、すなわち、上記割合を１００％としてもよい。フィラメント本体と包囲部との接触を確実に回避するために、上記割合を９８％以下又は９６％以下にしてもよい。

【0021】

包囲部を十分に機能させるためには、被包囲部分の外面に対して包囲部の内面を近付けた方がよい。すなわち、それらの間の隙間を小さくした方がよい。但し、被包囲部分と包囲部の接触を確実に回避できるよう、その隙間の大きさが定められる。

【0022】

フィラメント脚の被保持部分から保持部へ熱伝導が生じる。フィラメントを安定的に且つ確実に保持できる限りにおいて、被保持部分を小さくすれば、被保持部分から保持部へ流出する熱の量を少なくでき、ひいては、フィラメント脚それ全体の温度低下をより抑制できる。フィラメント脚全体の長さに対する被保持部分の長さの比率を、例えば、２０％以下又は３０％以下としてもよい。その場合、その比率を５％以上又は１０％以上としてもよい。各長さは、既に説明したように、中心軸に沿った長さである。

【0023】

実施形態において、第１包囲部は、第１被包囲部分から放射された熱を吸収し且つ第１被包囲部分から放出された熱電子を遮断する筒状の形態を有する。第２包囲部は、第２被包囲部分から放射された熱を吸収し且つ第２被包囲部分から放出された熱電子を遮断する筒状の形態を有する。この構成によれば、各被包囲部分それ全体を均一に昇温させ易くなる。また、各包囲部の製造及び設置が容易となる。

【0024】

実施形態に係る電子ビーム発生装置は、更に、第１包囲部をクランプする第１クランプ機構と、第２包囲部をクランプする第２クランプ機構と、を含む。各包囲部の外面が円筒面であれば各包囲部の設置に際してその向きを考慮する必要がなくなる。２つのクランプ機構により、２つの包囲部を安定的に且つ確実にクランプし得る。２つのクランプ機構により、２つの包囲部に加えて２つの保持部がクランプされてもよい。各クランプ機構は、固定手段、又は、保持手段として機能する構造体である。

【0025】

実施形態においては、第１保持部と第１包囲部とが一体化されており、第２保持部と第２包囲部とが一体化されている。すなわち、第１保持部及び第1包囲部が単一の部材により構成され、第２保持部及び第２包囲部が別の単一の部材により構成される。この構成によれば、第１保持部及び第１包囲部の設置作業、並びに、第２保持部及び第２包囲部の設置作業が容易となる。また、各保持部から各包囲部への熱伝導を良好にできる。

【0026】

実施形態においては、第１保持部及び第１包囲部により第１アタッチメント部材が構成され、第２保持部及び第２包囲部により第２アタッチメント部材が構成される。第１アタッチメント部材と第２アタッチメント部材は互いに同一の形態を有する。アタッチメント方式を採用すれば、つまり、フィラメントと保持部・包囲部とを別体化すれば、フィラメントに対して、必要に応じて、アタッチメント部材を取り付けることが可能となる。第１アタッチメント部材及び第２アタッチメント部材が同一の形態を有していれば、アタッチメント部材設置時に、アタッチメント部材の種類を考慮する必要がなくなる。また、アタッチメント部材が消耗した場合に、その交換が容易となる。

【0027】

なお、個々のフィラメント脚に対して、保持部及び包囲部を固定的に設けることも考えられる。例えば、第１保持部、第２保持部、第１包囲部及び第２包囲部が一体化された又は組み付けられたフィラメントが構成されてもよい。

【0028】

実施形態においては、第１保持部及び第１包囲部は、第１被包囲部分が通過する第１空洞を備えた第１構造体である。第１構造体は、第１被包囲部分から放出された熱を吸収し且つ前記第１被包囲部分から放出された熱電子を遮断する。第２保持部及び第２包囲部は、前記第２被包囲部分が通過する第２空洞を備えた第２構造体である。第２構造体は、第２被包囲部分から放出された熱を吸収し且つ第２被包囲部分から放出された熱電子を遮断する。第１構造体及び第２構造体は、それぞれ、１又は複数のブロックにより構成され得る。第１空洞及び第２空洞は、それぞれ、被包囲部分を非接触で通過させる井戸である。井戸の底壁が保持部に相当する。

【0029】

実施形態において、第１フィラメント脚は、第１被包囲部分を含む第１直線部分と、屈曲部を介して第１直線部分に連なる傾斜部分と、を有する。第２フィラメント脚は、第２被包囲部分を含む第２直線部分を有する。第１包囲部は、屈曲部又はその近傍まで伸びている。第１包囲部の長さと第２包囲部の長さは同じである。この構成によれば、第１フィラメント脚（特にその傾斜部分）と第１包囲部との接触を回避し易くなる。また、第１包囲部の形状と第２包囲部の形状とを揃えることができる。傾斜部分は、第１直線部分とフィラメント本体との間の連絡部分である。

【0030】

実施形態に係るアタッチメント部材は、電子ビームを生じさせるフィラメントにおけるフィラメント脚を非接触で包囲する包囲部を含む。包囲部はフィラメント脚の中心軸方向に伸長した中空形態を有する。フィラメント脚は、被保持部分とそれに連なる剥き出し部分とにより構成される。剥き出し部分は他の部材に接していない部分である。包囲部は、剥き出し部分の内で被保持部分に連なる被包囲部分を包囲する。剥き出し部分の長さに対する被包囲部分の長さの割合は６０％以上である。アタッチメント部材は、通常、交換可能な消耗品として構成されるが、電子ビーム発生装置に組み込まれる構造物（つまり非消耗品）として構成されてもよい。

【0031】

実施形態に係るアタッチメント部材は、包囲部と一体化された底部を含む。底部は、被保持部分が差し込まれる保持孔を有する。この構成によれば、フィラメントの設置が容易となる。包囲部と保持部とを一体化すれば、それらの製作や取り扱いが容易となる。

【0032】

いずれのタイプの蒸着用フィラメントにおいても、フィラメント本体が、ビーム引き出し方向に直交する方向（第１方向）に平行な中心軸を有し、換言すれば、フィラメント本体が、第１方向に離れた一端及び他端を有する。フィラメント本体の両端から、２つのフィラメント脚が第１方向に直交する第２方向に伸長しているフィラメントにおいては、フィラメント本体が、螺旋状の形態等の複雑な形態、直線状の形態、湾曲した形態、等を有する。その場合、フィラメント本体は、第２方向に一定の幅を有し、その幅を超える２つ部分が２つのフィラメント脚であると定義される。フィラメント本体の両端から、２つのフィラメント本体が第１方向に平行に伸長しているフィラメントにおいては、フィラメント本体が螺旋状の形態、板状の形態、等の非直線状の形態を有する。その場合、非直線状の形態を有する部分の両端を超える２つの部分が２つのフィラメント脚であると定義し得る。非直線状の形態を有する部分の両端からＬ字形状を有する２つの部分が引き出されている場合、非直線状の部分がフィラメント本体であると定義され、そこから引き出されている２つの部分が２つのフィラメント脚であると定義される。

【0033】

（２）実施形態の詳細
図１には、第１実施形態に係る蒸着用電子ビーム発生装置１０が示されている。電子ビーム発生装置１０は、真空蒸着装置における真空室内に配置されるものである。電子ビーム発生装置１０で発生した電子ビームが坩堝内の蒸着材料へ照射される。対象物の表面上に、蒸着膜として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）膜、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）膜、酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜、等の金属酸化膜を形成する場合、真空室内に酸素ガスが導入される。但し、以下に説明する構成は、真空室内に酸素ガスを導入しない場合においても効果的に機能し得る。

【0034】

なお、図１には、電気回路についても図示されているが、それは補足的なものであり且つ例示である。以下の説明において、例えば、ｘ方向は第１水平方向であり、ｙ方向は第２水平方向であり、ｚ方向は垂直方向（鉛直方向）である。

【0035】

部品１２は、例えば、銅等の導電部材で構成され、部品１２には、引き出し電極としてのアノード電極３０が固定されている。部品１２に対して、絶縁部材１４を介して、ベース１６が連結されている。絶縁部材１４は例えば碍子である。ベース１６は例えばステンレスにより構成される。

【0036】

台座対１８は、後に説明するように、一対の台座により構成され、それらはベース１６に固定されている。一対の台座は、互いに物理的且つ電気的に隔てられている。ベース１６が一対のベース部材により構成されてもよい。

【0037】

台座対１８上に、４つのブロック２２Ｒ，２４Ｒ，２２Ｌ，２４Ｌが搭載されている。それらには、ｘ方向に並ぶ２つのブロック対が含まれる。各ブロック対は、ｙ方向に並ぶ２つのブロックにより構成される。個々のブロック２２Ｒ，２４Ｒ，２２Ｌ，２４Ｌは、例えば、ステンレス、銅などの導電性部材により構成される。

【0038】

フィラメント２６は、例えば、タングステンにより構成される。フィラメント２６は、発熱により熱電子を放出する部材である。フィラメント２６は、後述するように、フィラメント本体、及び、２つのフィラメント脚（第１フィラメント脚、第２フィラメント脚）により構成される。フィラメント２６に対して、フィラメント電流を流すことにより、フィラメント２６が発熱して非常に高い温度となり、フィラメント２６から熱電子が放出される。フィラメント２６が消耗した場合、それは新しいものと交換される。

【0039】

実施形態においては、フィラメント２６における２つのフィラメント脚が２つのシース４０，４２により取り囲まれている。個々のシース４０，４２は、例えば、耐熱性を有する金属又はセラミックにより構成され、実施形態においては、ステンレスで構成される。各シース４０，４２は、各フィラメント脚の包囲により、フィラメント本体からの熱流出を制限し、これにより、フィラメント本体の温度を引き上げ、あるいは、フィラメント本体の温度分布を均一化するものである。フィラメント２６の設置態様及び使用環境に応じて、上記の基本的な利点に加えて、各シース４０，４２により、後述する複数の副次的利点も得られる。各シース４０，４２の構成及び作用については後に詳述する。

【0040】

第１例に係るフィラメントアセンブリ３００は、フィラメント２６、一対のシース４０，４２、台座対１８、及び、複数のブロック２２Ｒ，２４Ｒ，２２Ｌ，２４Ｌにより構成される。右側の２つのブロック２２Ｒ，２４Ｒ及び左側の２つのブロック２２Ｌ，２４Ｌがそれぞれクランプ機構として機能する。２つのクランプ機構により２つのシース４０，４２がクランプされ、これにより、フィラメント２６が保持される。なお、フィラメント２６が有するフィラメント本体を覆うように、ビーム整形電極３２が設けられている。

【0041】

電源３６により２つのフィラメント脚の間に一定の電圧が印加され、フィラメント２６にフィラメント電流が流される。これによりフィラメント２６が発熱し、フィラメント２６から熱電子が放出される。一方、アノード電極３０は接地されている。電源３４により、フィラメント２６に対して例えば－４～－１２ｋＶの範囲内のマイナス電圧が印加されている。このマイナス電圧は、フィラメント２６から放出された熱電子を所定方向へ加速するための引き出し電圧として働く。これにより電子ビーム３８が生じる。

【0042】

ビーム引き出し方向は－ｙ方向である。第１実施形態においては、各フィラメント脚がビーム引き出し方向に対して直交している。後に図１４に示す第２実施形態においては、各フィラメント脚がビーム引き出し方向に対して平行である。

【0043】

フィラメント２６近傍の電界を操作して良好な電子ビーム３８を生じさせるために、ビーム整形電極３２が設けられている。フィラメント２６、アノード電極３０、ビーム整形電極３２等の配置及び形態は例示である。なお、電子ビーム３８は、図示されていない永久磁石又は電磁石が形成した磁界により偏向され、坩堝内の蒸着材料へ照射される。

【0044】

図１６には、電子ビーム蒸着法に基づく真空蒸着装置２００が示されている。真空容器の内部は真空室２０１であり、その真空室２０１内には、電子ビーム発生装置２０２、坩堝２０４、保持器２０８、等が設置されている。坩堝２０４内には蒸着材料２０６が入れられている。ドーム状の保持器２０８が複数の対象物（被加工品）２１０を保持している。電子ビーム発生装置２０２において電子ビーム２１２が生成され、それが蒸着材料２０６に照射される。これにより蒸着材料２０６が蒸発する（符号２１４を参照）。その結果、複数の対象物２１０の表面に蒸着層が形成される。

【0045】

真空室２０１内に複数の坩堝を保持したターンテーブルが配置されてもよい。その場合、ターンテーブルの回転角度を変更することにより、電子ビーム照射対象となる蒸着材料が選択される。良好な蒸着層を効率的又は安定的に形成するためには、電子ビーム２１２の品質（特にビーム形態及び熱電子密度）を良好にすることが望まれる。

【0046】

図２には、第１例に係るフィラメントアセンブリ３００が斜視図として示されている。フィラメント２６が有する２つのフィラメント脚が２つのシース４０，４２により包囲されている。台座対１８は、ｘ方向に並んだ２つの台座１８Ｒ，１８Ｌからなる。

【0047】

ｙ方向に並ぶ２つのブロック２２Ｒ，２４Ｒに跨ってそれらを締結するボルトが設けられているが、その図示が省略されている。２つのブロック２２Ｒ，２４Ｒ及びそれらを締結するボルトにより、クランプ機構３２０が構成される。ｙ方向に並ぶ２つのブロック２２Ｌ，２４Ｌに跨ってそれらを締結するボルトが設けられているが、その図示も省略されている。２つのブロック２２Ｌ，２４Ｌ及びそれらを締結するボルトにより、クランプ機構３２２が構成される。

【0048】

クランプ機構３２０は、シース４０を挟持する機構であり、クランプ機構３２２は、シース４２を挟持する機構である。ブロック２２Ｒ，２４Ｒ，２２Ｌ，２４Ｌには、それぞれ、クランプのためのＶ字溝４４が形成されている。他の機構又は他の構造により、シース４０，４２が保持されてもよい。ちなみに、２つのクランプ機構３２０，３２２は、互いに電気的に絶縁されている。

【0049】

図３には、第１例に係るフィラメントアセンブリ３００の正面が示されている。フィラメント２６は、フィラメント本体４６、及び、２つのフィラメント脚４８，５０により構成される。フィラメント２６は、例えば、所定の直径を有する線状部材を成形することにより製作される。すなわち、実施形態において、フィラメント本体４６、フィラメント脚４８、及び、フィラメント脚５０は、フィラメント成形時に生じた幾つかの屈曲部を除いて、それぞれ、一様な断面形状（円形）及び一様な断面サイズを有している。但し、フィラメント本体４６の断面形状及び断面サイズを、フィラメント脚４８，５０の断面形状及び断面サイズと異ならせてもよい。フィラメント本体４６の一端からフィラメント脚４８が引き出されており、フィラメント本体４６の他端からフィラメント脚５０が引き出されている。

【0050】

フィラメント本体４６は、ソレノイド状、つまりコイル状又は螺旋状の形態を有し、その中心軸６８はｘ方向に平行である。中心軸６８は、ビーム引き出し方向に直交している。フィラメント本体４６のターン数は、例えば、５～１０の範囲内である。ソレノイド状ではない他の形態を有するフィラメント本体を採用してもよい。例えば、直線状のフィラメント本体、渦巻き形を有するフィラメント本体、板状のフィラメント本体、等を採用し得る。

【0051】

フィラメント本体４６のｘ方向の長さ４６Ａは、例えば、９～２０ｍｍ内に設定される。その長さ４６Ａを１２ｍｍとしてもよい。フィラメント２６それ全体の高さ（ｚ方向のサイズ）は、例えば、１４～３０ｍｍの範囲内に設定される。例えば、その高さを１７ｍｍとしてもよい。

【0052】

フィラメント本体４６の一端（右端）にフィラメント脚４８が連なっている。フィラメント本体４６の他端（左端）にフィラメント脚５０が連なっている。図示の構成例では、フィラメント本体４６が有する中心軸６８に対して直交する方向（つまりｚ方向）に２つのフィラメント脚４８，５０が伸長している。フィラメント本体４６の一端及び他端は、ｘ方向に離れている。

【0053】

フィラメント本体４６は、ｚ方向に一定の広がりを有する。その下縁のレベルがｚ１で示されている。図示されたフィラメント２６においては、レベルｚ１よりも下側の部分がフィラメント脚４８，５０であると定義される。フィラメント本体が単純な直線状の形態を有する場合やフィラメント本体が渦巻型の形態を有する場合にも、上記と同様に、フィラメント本体を基準として、２つのフィラメント脚を定義し得る。

【0054】

図示の構成例において、フィラメント脚４８及びフィラメント脚５０は、一部を除いて、互いに同一の形態を有する。最初に、フィラメント脚４８について詳述する。

【0055】

フィラメント脚４８は、被保持部分６２及びそれに連なる剥き出し部分６３に大別される。被保持部分６２は、シース４０により保持されている部分である。剥き出し部分６３は、他の部材に接していない部分である。剥き出し部分６３は、被包囲部分６４とそれに連なる露出部分６５により構成される。被包囲部分６４は、シース４０により非接触で包囲されている中間部分であり、換言すれば、シース４０が有する開口よりも下側且つ後述する底部５４より上側の部分である。露出部分６５は、シース４０からはみ出ている部分である。被包囲部分６４及び非保持部分が直線部分を構成している。

【0056】

フィラメント脚４８において、露出部分６５は、傾斜部分を構成している（符号６５Ａを参照）。この点において、フィラメント脚４８の形態は、フィラメント脚５０の形態と相違している。フィラメント脚５０において、露出部分６５は直線部分である（符号６５Ｂを参照）。

【0057】

フィラメント脚４８は、仮想的な軸としての中心軸Ｕを有する。中心軸Ｕは、フィラメント脚４８における各位置の横断面上の重心点を通過している材軸である。中心軸Ｕに沿った長さとして、フィラメント脚４８それ全体の長さがＵ１で示されており、剥き出し部分６３の長さがＵ２で示されており、被包囲部分６４の長さがＵ３で示されており、露出部分６５の長さがＵ４で示されている。Ｕ３は、後述する筒状部（包囲部）５２の長さでもある。

【0058】

実施形態においては、電子ビームの品質を高めるために、剥き出し部分６３の大半又は大部分が、具体的にはその６０％以上が、被包囲部分６４とされる。詳しくは、剥き出し部分６３の長さＵ２に対する被包囲部分６４の長さＵ３の割合が６０％以上に設定される。電子ビームの品質をより高めるには、剥き出し部分６３の長さＵ２に対する被包囲部分６４の長さＵ３の割合が８０％以上に設定され、より望ましくは８５％以上に設定される。

【0059】

上記の数値条件が満たされるように、シース４０の形態が定められている。剥き出し部分６３の全部が被包囲部分６４とされてもよい。つまり、上記割合を１００％としてもよい。但し、シース４０とフィラメント本体４６との接触を回避するためには、上記の割合を９８％以下又は９６％以下とするのが望ましい。

【0060】

フィラメント脚５０は、既に説明したように、一部を除いて、フィラメント脚４８と同じ形態を有する。詳しくは、フィラメント脚５０は、ｚ１以下の部分として定義され、それ全体が直線状である。フィラメント脚５０は、被保持部分６２及び剥き出し部分６３に大別され、剥き出し部分６３は、被包囲部分６４及び露出部分６５により構成される。フィラメント脚５０における露出部分６５はｚ方向に平行である（符号６５Ｂを参照）。この点において、フィラメント脚５０の形態は、フィラメント脚４８の形態と異なっている。

【0061】

フィラメント脚５０は、仮想的な軸としての中心軸Ｖを有する。中心軸Ｖは上記のように材軸に相当する。中心軸Ｖに沿って各部分の長さが定義される。フィラメント脚５０それ全体の長さがＶ１で示されている。フィラメント脚５０において、剥き出し部分６３の長さがＶ２で示されており、被包囲部分６４の長さがＶ３で示されており、露出部分６５の長さがＶ４で示されている。

【0062】

実施形態においては、電子ビームの品質を高める観点から、フィラメント脚５０についても、上記数値条件と同じ数値条件が適用される。すなわち、剥き出し部分６３の長さＵ２に対する被包囲部分６４の長さＵ３の割合が６０％以上に設定される。電子ビームの品質をより高めるためには、剥き出し部分６３の長さＵ２に対する被包囲部分６４の長さＵ３の割合が８０％以上に設定され、特に望ましくは８５％以上に設定される。上記の数値条件が満たされるように、シース４２の形態が定められる。

【0063】

なお、被保持部分６２を通じた熱の流出を抑制するため、フィラメント脚４８，５０それ全体の長さに対する被保持部分６２の長さの割合を３０％以下又は２０％以下としてもよい。その場合、その割合の下限については５％以上又は１０％以上としてもよい。

【0064】

次に、シース４０及びシース４２について詳述する。シース４０及びシース４２は、互いに同一の構成を有する。それらを代表してシース４２について説明する。

【0065】

シース４２は、アタッチメント部材である。シース４２は、それ全体として筒状の形態を有する。シース４２は、高温に耐え得る材料、例えば、金属、セラミック等により構成される。具体的には、シース４２は、ステンレスにより構成される。シース４２をタングステンで構成してもよい。シース４２の外面は円筒面である。

【0066】

シース４２は、筒状部５２及び底部５４により構成される。実際には、シース４２は単一の部材で構成され、つまり筒状部５２と底部５４は一体化されている。筒状部５２と底部５４とを別体化し、それらを結合させてもよい。

【0067】

筒状部５２は、包囲部として機能する。筒状部５２は、フィラメント脚５０の被包囲部分６４を非接触で取り囲んでいる。図示の構成例において、被包囲部分６４は中間部分とも言い得る。筒状部５２の外面及び内面はいずれも円筒面である。筒状部５２の内面が内部空間５８に臨んでいる。

【0068】

筒状部５２の肉厚は、例えば、０.１～４ｍｍの範囲内に設定され、図示の構成例では、０.３ｍｍである。筒状部の内径は、例えば、１～４ｍｍの範囲内に設定され、図示の構成例では、１.５ｍｍである。筒状部の外径は、例えば、２～１２ｍｍの範囲内に設定され、図示の構成例では、２.１ｍｍである。フィラメント脚５０の表面と筒状部５２の内面との間の距離（符号７０を参照）は、例えば、０.１～１.６ｍｍの範囲内に設定され、図示の構成例では、０.３５ｍｍである。剥き出し部分６３の長さは、例えば、１０～３０ｍｍの範囲内に設定され、被包囲部分６４の長さは、例えば、６～３０ｍｍの範囲内に設定される。いずれにしても、上記数値条件が満たされるように、各長さが定められる。なお、露出部分６５についてのｚ方向の幅、つまり、フィラメント本体４６とシース４０，４２との間のギャップは、例えば、０．５～２．５ｍｍの範囲内に設定される。

【0069】

底部５４は、シース４２における底壁であり、それは保持部として機能する。底部５４は、円盤状の形態を有し、その中央には保持孔６０が形成されている。保持孔６０の中に、フィラメント脚５０の非保持部分（下端部）６２が着脱可能に差し込まれており、被保持部分６２が底部５４により保持されている。被保持部分６２と保持孔６０の内面とが固着されてもよい。フィラメント２６とシース４２（及びシース４０）を一体化してもよい。

【0070】

フィラメント脚５０において、筒状部５２の内部空間５８に収容されている部分が被包囲部分６４である。筒状部５２は、ブロック２４Ｌの上面よりも下側に存在する埋設部分５６と、ブロック２４Ｌの上面よりも上側に突出している突出部分５５と、を有する。図示の構成例では、突出部分５５が、フィラメント本体４６の近傍まで伸長している。これにより上記の数値条件が満たされている。

【0071】

底部５４を除いて、シース４２がフィラメント２６に接触しないように、シース４２の形態が定められる。フィラメント本体４６の温度を高める又はその温度分布を均一化する観点からは、剥き出し部分６３の長さＵ２，Ｖ２に対する被包囲部分の長さＵ３，Ｖ３の割合を大きくした方がよいが、シース４０，４２とフィラメント２６との接触を確実に防止する観点からは、上記割合を１００％未満とすることが望まれる。

【0072】

なお、シース４０，４２からブロック２４Ｒ，２４Ｌ（及び図２に示したブロック２２Ｒ，２２Ｌ）等への熱の流出量を抑制するために、各ブロックのｚ方向の厚みを薄くしてもよい。

【0073】

既に説明したように、シース４０は、シース４２と同一の構成を有する。同じ形態を有する多数のシースを製作しておき、その中から任意の２つをシース４０及びシース４２として利用してもよい。各シース４０，４２は、それぞれ、４つのＶ字溝内面４４Ａにより保持される。

【0074】

図４は、フィラメント２６における一方のフィラメント脚４８を示す右側面図である。フィラメント本体４６は螺旋状の形態を有し、その外形は円筒に近い。フィラメント脚４８には、直線部分４８ａ及び傾斜部分４８ｂが含まれる。直線部分４８ａ及び傾斜部分４８ｂは、屈曲部分４８ｃを介して、連結されている。直線部分４８ａは被包囲部分６４及び被保持部分に相当する。傾斜部分４８ｂは露出部分６５（６５Ａ）である。傾斜部分４８ｂは、直線部分４８ａをフィラメント本体４６に繋げる連絡部分である。

【0075】

剥き出し部分６３の長さＵ２は、被包囲部分６４の長さＵ３と傾斜部分４８ｂ（露出部分６５）の長さＵ４とを加算したものに相当する。シース４０の上端レベルは、屈曲部分４８ｃ又はその近傍に位置している。図４には、被包囲部分６４から出る熱電子Ｒが示されている。熱電子Ｒはシース４０の内面により遮断される。これにより、熱電子Ｒに起因する電子ビームの品質の低下が防止される。

【0076】

図５は、フィラメント２６における他方のフィラメント脚５０を示す右側面図である。図５において、既に説明した要素には同一の符号が付してある。フィラメント脚５０それ全体が直線状である。フィラメント脚５０は、剥き出し部分６３を有し、それは被包囲部分６４及び露出部分６５により構成される。剥き出し部分６３の長さＶ２に対する被包囲部分６４の長さＶ３の割合は、上記数値条件を満たしている。フィラメント脚５０においても、被包囲部分６４から出る熱電子Ｒがシース４２により遮断され、熱電子Ｒに起因する電子ビームの品質の低下が防止されている。

【0077】

上記実施形態に係る構成においては、各フィラメント脚の各被包囲部分から出る輻射エネルギーが各シースの内面に到達する。また、熱伝導により、各フィラメント脚から各シースへ熱が供給される。これにより各シースの温度が上昇する。それと共に、各フィラメント脚の温度が上昇し、各フィラメント脚を介した熱流出が抑制される。その結果、フィラメント本体の温度が高められ、あるいは、そこでの温度分布が均一化される。これにより電子ビームの品質が高められる。

【0078】

第１例に係るフィラメントアセンブリにおいては、各シースにおいて筒状部と底部が一体化されているので、底部から筒状部への熱伝導が促進される。また、２つの底部に形成された２つの保持孔によりフィラメントが着脱可能に保持されており、フィラメントの保持に際して複雑な構造を設ける必要はない。なお、各フィラメント脚の中心軸と各筒状部の中心軸は一致している。

【0079】

図６には、第２例に係るフィラメントアセンブリ３０２が示されている。図６は、フィラメントアセンブリ３０２の水平断面を示している。ブロック７２には、ｚ方向から見て矩形の井戸７２Ａが形成されており、ブロック７４にもｚ方向から見て矩形の井戸７４Ａが形成されている。井戸７２Ａの中には、ｚ方向から見て矩形のシース７６が部分的に差し込まれており、井戸７４Ａの中には、ｚ方向から見て矩形のシース７８が部分的に差し込まれている。各シース７６，７８の内部に各フィラメント脚４９Ｒ，４９Ｌの被包囲部分が収容されている。このように、角柱状のシース７６，７８が採用されてもよい。

【0080】

図７には、第３例に係るフィラメントアセンブリ３０４が示されている。台座８０上にブロック８２が搭載されており、台座８１上にブロック８４が搭載されている。ブロック８２には貫通孔が形成され、そこに筒状のシース８６が挿入されている。同様に、ブロック８４には貫通孔が形成され、そこに筒状のシース８８が挿入されている。シース８６，８８の下端面が台座８０，８１の上面に突き当たっている。フィラメント９０は、フィラメント脚９２，９４を有する。台座８０は、フィラメント脚９２の被保持部分（端部）９２Ａを保持する保持孔９６を有する。台座８１は、フィラメント脚９４の被保持部分（端部）９４Ａを保持する保持孔９８を有する。各被保持部分９２Ａ、９４Ａの端面が、保持孔９６，９８の底面に突き当たっている。

【0081】

各シース８６，８８は、上記数値条件が満たされるように構成されている。すなわち、各フィラメント脚９２，９４において、剥き出し部分６３の長さＵ２，Ｖ２に対する被包囲部分６４の長さＵ３，Ｖ３の割合は６０％以上であり、望ましくは、８０％以上である。

【0082】

図８には、第４例に係るフィラメントアセンブリ３０６が示されている。フィラメント１１０は、フィラメント脚１１２，１１４を有する。台座１００上にブロック１０２が搭載されており、台座１０１上にブロック１０４が搭載されている。ブロック１０２には井戸１０６が形成され、ブロック１０４には井戸１０８が形成されている。井戸１０６の底部１０２Ｂには貫通孔が形成され、その貫通孔にはフィラメント脚１１２の被保持部分（端部）１１２Ａが挿入されている。井戸１０８の底部１０４Ｂには貫通孔が形成され、その貫通孔にはフィラメント脚１１４の被保持部分（端部）１１４Ａが挿入されている。各貫通孔が保持孔として機能する。

【0083】

ブロック１０２，１０４において、井戸１０６，１０８を取り囲む部分１０２Ａ，１０４Ａが、それぞれ包囲部として機能する。ブロック１０２，１０４における底部１０２Ｂ，１０４Ｂが保持部として機能する。井戸１０６，１０８を取り囲む部分１０２Ａ，１０４Ａが高温部となり、その結果として、フィラメント脚１１２，１１４の温度が引き上げられ、それらからの熱流出が抑制される。井戸１０６，１０８の内部が２つの空洞１０６Ａ，１０８Ａを構成しており、それらの空洞１０６Ａ，１０８Ａを２つのフィラメント脚１１２，１１４の被包囲部分が通過している。

【0084】

この第４例に係る構成においては、構造体としてのブロック１０２，１０４が、上記のように、包囲部及び保持部として機能する。更に、ブロック１０２，１０４をクランプ部材として機能させてもよい。

【0085】

各ブロック１０２，１０４は、上記数値条件が満たされるように構成されている。すなわち、各フィラメント脚１１２，１１４において、剥き出し部分６３の長さＵ２，Ｖ２に対する被包囲部分６４の長さＵ３，Ｖ３の割合は６０％以上であり、望ましくは、８０％以上である。

【0086】

図９には、第５例に係るフィラメントアセンブリ３０８が示されている。フィラメント１２０は、フィラメント本体１２２及びフィラメント脚１２４，１２６を有する。フィラメント脚１２４，１２６は、フィラメント本体１２２の両端からフィラメント本体１２２の両側へ伸長している。具体的には、各フィラメント脚１２４，１２６の中心軸は、フィラメント本体１２２の中心軸に対して並行である。

【0087】

シース１２８，１３０は、それぞれ、筒状部１３６，１４０及び底部１３８，１４２により構成される。フィラメント脚１２４，１２６の被保持部分（端部）１２４Ａ，１２６Ａが、保持部としての底部１３８，１４２により保持されている。フィラメント脚１２４，１２６の被包囲部分が筒状部１３６，１４０の内部を通過している。シース１２８，１３０は、ブロック１３２，１３４により保持されている。

【0088】

第５例に係る構成においても、上記数値条件が満たされるように、各シース１２８，１３０が構成されている。すなわち、各フィラメント脚１２４，１２６において、剥き出し部分の長さＵ２，Ｖ２に対する被包囲部分の長さＵ３，Ｖ３の割合は６０％以上であり、望ましくは、８０％以上である。なお、表面積が増大されている複雑な部分（螺旋状の部分）がフィラメント本体１２２であり、その両端から引き出されている２つの直線部分が２つのフィラメント脚１２４，１２６である。

【0089】

図１０には、フィラメントの第１変形例が示されている。なお、既に説明した要素には同一符号を付しその説明を省略する。このことは後に説明する図１１についても同様である。

【0090】

図１０において、フィラメント２６Ａにおける２つのフィラメント脚の端部はＬ字状の形態を有している。具体的には、フィラメント脚１５０の端部は、シース４０の底部５４に形成された保持孔６０を通過している。その端部は、被包囲部分に連なる第１部分１５０ｄと、その第１部分１５０ｄに連なる第２部分１５０ｅとにより構成される。第１部分１５０ｄはｚ方向に平行であり、第２部分はｙ方向に平行である。それらの間には屈曲部が存在している。図１０に示す構成において、第１部分１５０ｄが被保持部分である。端部の全体が被保持部分とされてもよい。

【0091】

なお、フィラメント脚それ全体をＬ字形状にしてもよい。その場合、その端部を上記同様にＬ字形状にしてもよい。

【0092】

図１１には、シース（アタッチメント部材）の変形例が示されている。二分割型のシース１５２は、第１部分１５２ａ及び第２部分１５２ｂにより構成される。第１部分１５２ａの底部には溝１５４ａが形成されており、第２部分１５２ｂの底部には溝１５４ｂが形成されている。第１部分１５２ａ及び第２部分１５２ｂの合体によりシース１５２が構成され、その際に、２つの溝１５４ａ，１５４ｂによりフィラメント脚１５０の被保持部分が保持される。２つの溝１５４ａ，１５４ｂはそれらの結合状態において保持孔１５４として機能する。

【0093】

図１２には、フィラメントを保持する構造体の変形例が示されている。ブロック１５６及びブロック１５８の結合により、フィラメント２６Ａが有するフィラメント脚１５０が保持される。他方のフィラメント脚も同様の構造体により保持される。

【0094】

ブロック１５６は、半円柱状の窪み１６０Ａを有し、また、溝１６４Ａを有する。ブロック１５８も、半円柱状の窪み１６０Ｂを有し、また、溝１６４Ｂを有する。ブロック１５６とブロック１５８の結合により、フィラメント脚１５０が保持される。

【0095】

具体的には、その結合状態において、２つの溝１６４Ａ，１６４Ｂが合体して保持孔として機能し、２つの溝１６４Ａ，１６４Ｂにより、フィラメント脚１５０における被保持部分が保持される。結合状態において、２つの窪み１６０Ａ、１６０Ｂが合体して、フィラメント脚１５０における被包囲部分を収容する空洞１６０が構成される。空洞１６０の周囲が包囲部として機能する。空洞１６０の下側の部分が保持部として機能する。

【0096】

図１３には、フィラメントの変形例が示されている。図示されたフィラメント１６６は、直線状のフィラメント本体１６８と、その両端から伸長した２つのフィラメント脚１７０，１７２と、を有する。フィラメント本体１６８は、ｘ方向に伸長しており、各フィラメント脚１７０，１７２はｚ方向に伸長している。フィラメント本体１６８の横断面は、例えば、半円形状、Ｄ形形状、平板形状等を有する。この変形例において、熱電子を放出する主要部分は、ｘ方向に平行な部分であり、それがフィラメント本体１６８である。つまり、ｚ方向において、符号１７４で示す範囲がフィラメント本体１６８に相当する。それ以下の部分、具体的には符号１７５で示す範囲内の２つの部分がフィラメント脚１７０，１７２である。２つのフィラメント脚１７０，１７２には２つのシースが取り付けられる。

【0097】

図１４には、第２実施形態に係る蒸着用電子ビーム発生装置が示されている。第1実施形態においては、垂直姿勢を有するフィラメントが電子ビーム発生装置に設置されていたが、第２実施形態においては、水平姿勢を有するフィラメント２６が電子ビーム発生装置に設置される。クランプ機構１８４は、水平姿勢を有する２つのシース４０，４２を保持する。２つのシース４０，４２により、２つのフィラメント脚における被包囲部分が包囲され、また、２つのフィラメント脚における被保持部分が保持される。符号３０は、熱電子引き出し用のアノード電極を示しており、符号１８６はビーム整形電極を示している。ビーム引き出し方向は－ｙ方向である。符号３８は電子ビームを示している。

【0098】

第２実施形態においても、上記数値条件が満たされるようにシース４０，４２が設けられる。これにより、フィラメント本体の温度を高められ、あるいは、その温度分布を均一化できるから、電子ビームの品質を向上できる。

【0099】

図１５には、比較例が示されている。フィラメント２２０は、タングステンにより構成され、それは真空室内に配置されている。真空室内には酸素ガスが導入されている。すなわち、フィラメント２２０は酸素雰囲気中にある。

【0100】

フィラメント２２０は、フィラメント本体２２２及び２つのフィラメント脚２２４，２２６により構成される。フィラメント脚２２４は、右側ブロック対により挟持されており（図１６には右側ブロック対の内で一方のブロック２２８のみが示されている）、フィラメント脚２２６は、左側ブロック対により挟持されている（図１６には左側ブロック対の内で一方のブロック２３０のみが示されている）。フィラメント本体２２２は高温部である。各フィラメント脚２２４，２２６の剥き出し部分において温度勾配が生じる。特に、各剥き出し部分の内の中間部分２３２，２３４において、酸化し易い中間温度が生じる。酸化タングステンの融点はタングステンよりも低く、酸化部分が蒸発し、中間部分２３２，２３４の細径化が促進してしまう。更に酸化が進行した場合、中間部分２３２,２３４が破断してしまう。

【0101】

実施形態に係る構成によれば、各フィラメント脚における剥き出し部分を包囲部で囲んで各フィラメント脚それ全体の温度を高められる。これにより、上記の中間温度の発生を効果的に回避できる。すなわち、フィラメントの寿命を増大できる。実験によれば、フィラメントの寿命を３倍に増大できることが確認されている。

【0102】

実施形態に係る構成によれば、電子ビームの品質を高められる。その利点は、真空室内における酸素の有無によらずに、得られるものである。特に、フィラメント本体の高温化又は温度分布の均一化という利点は、第１実施形態に係る構成及び第２実施形態に係る構成のいずれもおいても得られる。実施形態に係る構成が他の電子ビーム発生装置に適用されてもよい。

【符号の説明】

【0103】

１０ 電子ビーム発生装置、２６ フィラメント、３８ 電子ビーム、４０，４２ シース、４６ フィラメント本体、４８，５０ フィラメント脚、５２ 筒状部（包囲部）、５４ 底部（保持部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】